JP5214335B2 - Antenna device - Google Patents

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Description

本発明は、小型かつ広帯域なアンテナ装置が必要とされる通信システムに用いられるアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device used in a communication system that requires a small and wide-band antenna device.

各種通信システムにおいては、機器の小型化と高性能化の要求に基づき、小型かつ広帯域なアンテナが必要とされている。小型化の要求に応えるものの例として、逆Fアンテナやパッチアンテナがある。逆Fアンテナは給電点付近に短絡する金属ピンによって、低姿勢化(小型化)してもアンテナ整合を取ることが可能である。しかし、給電点と金属ピンを通る小さなループによって、整合が取れる周波数帯域が制限されてしまうという問題がある。そのため、複数・広帯域の無線システムに対応するためにはそれに見合ったアンテナの高さを必要とする。   In various communication systems, small and wideband antennas are required based on demands for downsizing and high performance of devices. Examples of those that meet the demand for miniaturization include an inverted-F antenna and a patch antenna. The inverted F antenna can be antenna-matched even if it is lowered (downsized) by a metal pin that is short-circuited near the feeding point. However, there is a problem that the frequency band that can be matched is limited by a small loop passing through the feeding point and the metal pin. Therefore, in order to support a plurality of broadband wireless systems, an antenna height corresponding to the wireless system is required.

パッチアンテナは、絶縁性物質を介在物として放射導体と導体地板とを対向して配置することにより構成したものであり、薄型化(小型化)が可能である。しかし、このパッチアンテナも動作可能帯域が狭いという問題がある。   The patch antenna is configured by disposing the radiation conductor and the conductor ground plane so as to face each other with an insulating material as an inclusion, and can be thinned (downsized). However, this patch antenna also has a problem that the operable band is narrow.

一方、特許文献1に見られるように、パッチアンテナに磁性体を挿入する事によって、動作可能帯域を広帯域化させようとする試みもなされている。しかしながら、このパッチアンテナと磁性体の組み合わせは、小型化と広帯域の両立が必ずしも十分ではない。また、共振周波数が3.5〜4.5GHzと比較的高い。   On the other hand, as seen in Patent Document 1, an attempt has been made to widen the operable band by inserting a magnetic material into the patch antenna. However, the combination of the patch antenna and the magnetic material is not always sufficient for both miniaturization and wide band. Further, the resonance frequency is relatively high at 3.5 to 4.5 GHz.

磁性体をアンテナに挿入することで広帯域化の効果を発揮させるためには、10μm以上、強いては100μm以上の厚さが必要である。また、磁性体の誘電特性もアンテナ特性に影響を与え、高い絶縁性を有する事も必要である。しかし、現状において、3.5〜4.5GHzという高い周波数帯域で高い透磁率を有する10μm以上、強いては100μm以上の厚膜の絶縁性磁性体は存在しない。
特開2007−124696号公報
In order to exhibit the effect of broadening the band by inserting the magnetic body into the antenna, a thickness of 10 μm or more, more specifically 100 μm or more is required. In addition, the dielectric characteristics of the magnetic material also affect the antenna characteristics, and it is necessary to have high insulation. However, at present, there is no thick insulating magnetic material having a high permeability in a high frequency band of 3.5 to 4.5 GHz, and having a thickness of 10 μm or more, more specifically 100 μm or more.
JP 2007-124696 A

従来のアンテナ装置においては、数百MHz〜5GHz帯域において、低姿勢化を含む小型化と広帯域化の両立が困難であるという問題があった。   In the conventional antenna device, there is a problem that it is difficult to achieve both a reduction in size including a low profile and a wide band in a band of several hundred MHz to 5 GHz.

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、数百MHz〜5GHz帯域において、低姿勢化を含む小型化と広帯域化の両立を可能にし、携帯電話等の小型機器へ搭載可能な小型のアンテナ装置を提供することにある。   The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and the object of the present invention is to make it possible to achieve both a reduction in size and a broadening of the bandwidth in a few hundred MHz to 5 GHz band, such as a cellular phone, etc. An object of the present invention is to provide a small antenna device that can be mounted on a small device.

本発明の一態様のアンテナ装置は、有限地板と、前記有限地板上方に設けられ、一辺が前記有限地板に接続され、前記一辺と略平行な屈曲部を備える矩形導体板と、前記有限地板上方に前記有限地板と略平行に配置され、前記一辺に略垂直方向に延伸し、給電点が前記矩形導体板の前記一辺に対向する他辺の近傍に位置するアンテナと、前記有限地板と前記アンテナとの間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体と、を有し、前記磁性体が、Fe,Co,Niからなる群から選ばれる少なくとも1つを含む磁性金属と、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrからなる群から選ばれる少なくとも1つの非磁性金属と、カーボン(C)および窒素(N)から選ばれる少なくとも1つの元素と、を含む磁性金属粒子と、前記磁性金属粒子の表面に被覆され、前記磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つを含む酸化物からなる酸化物被覆層とを含むコアシェル型磁性粒子と、空隙を備え、前記コアシェル型磁性粒子が分散された樹脂もしくは無機材料の絶縁性材料と、を有することを特徴とする。
An antenna device according to an aspect of the present invention includes a finite ground plane, a rectangular conductor plate that is provided above the finite ground plane, has one side connected to the finite ground plane, and includes a bent portion substantially parallel to the one side, and above the finite ground plane. The antenna is disposed substantially parallel to the finite ground plane, extends in a direction substantially perpendicular to the one side, and a feeding point is located in the vicinity of the other side facing the one side of the rectangular conductor plate, and the finite ground plane and the antenna At least a portion of the magnetic provided in the space member, have a, the magnetic material, Fe, Co, and a magnetic metal containing at least one selected from the group consisting of Ni, Mg, Al, Si between , Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr, and at least one element selected from carbon (C) and nitrogen (N) A core shell comprising: a magnetic metal particle comprising: an oxide coating layer that is coated on a surface of the magnetic metal particle and includes an oxide containing at least one nonmagnetic metal that is one of the components of the magnetic metal particle. and type magnetic particles comprises a void, the core-shell magnetic particles, characterized in that organic and an insulating material of a resin or an inorganic material dispersed.

本発明の別の一態様のアンテナ装置は、有限地板と、前記有限地板上方の磁性体と、前記磁性体上方の矩形導体板と、前記磁性体を貫通し、前記矩形導体板の一辺近傍を、前記有限地板と接続する導電体と、前記有限地板上方に前記有限地板と略平行に配置され、前記一辺に略垂直方向に延伸し、給電点が前記矩形導体板の前記一辺に対向する他辺の近傍に位置するアンテナと、を有し、前記磁性体が、Fe,Co,Niからなる群から選ばれる少なくとも1つを含む磁性金属と、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrからなる群から選ばれる少なくとも1つの非磁性金属と、カーボン(C)および窒素(N)から選ばれる少なくとも1つの元素と、を含む磁性金属粒子と、前記磁性金属粒子の表面に被覆され、前記磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つを含む酸化物からなる酸化物被覆層とを含むコアシェル型磁性粒子と、空隙を備え、前記コアシェル型磁性粒子が分散された樹脂もしくは無機材料の絶縁性材料と、を有することを特徴とする。
An antenna device according to another aspect of the present invention includes a finite ground plane, a magnetic body above the finite ground plane, a rectangular conductor plate above the magnetic body, and a penetrating through the magnetic body. A conductor connected to the finite ground plane; and a conductor disposed above the finite ground plane in substantially parallel to the finite ground plane, extending in a direction substantially perpendicular to the one side, and having a feeding point facing the one side of the rectangular conductor plate possess an antenna located in the vicinity of the side, wherein the magnetic material, Fe, Co, and a magnetic metal containing at least one selected from the group consisting of Ni, Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Magnetic metal particles comprising at least one nonmagnetic metal selected from the group consisting of Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr, and at least one element selected from carbon (C) and nitrogen (N); The magnetic metal particles Core-shell type magnetic particles that are coated on the surface of the core-shell magnetic material particles and include an oxide coating layer made of an oxide containing at least one non-magnetic metal that is one of the constituent components of the magnetic metal particles; type magnetic particles, characterized in that organic and an insulating material dispersed resin or an inorganic material.

本発明のさらに別の一態様のアンテナ装置は、有限地板と、前記有限地板上方に設けられ、一端が前記有限地板の所定の直線上で接続され、略直角に屈曲し、前記直線と略平行な屈曲部を備え、他端が前記直線と略平行な櫛型線状導体と、前記有限地板上方に前記有限地板と略平行に配置され、前記直線に略垂直方向に延伸し、給電点が前記櫛型線状導体の前記他端近傍に位置するアンテナと、前記有限地板と前記アンテナとの間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体と、を有し、前記磁性体が、Fe,Co,Niからなる群から選ばれる少なくとも1つを含む磁性金属と、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrからなる群から選ばれる少なくとも1つの非磁性金属と、カーボン(C)および窒素(N)から選ばれる少なくとも1つの元素と、を含む磁性金属粒子と、前記磁性金属粒子の表面に被覆され、前記磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つを含む酸化物からなる酸化物被覆層とを含むコアシェル型磁性粒子と、空隙を備え、前記コアシェル型磁性粒子が分散された樹脂もしくは無機材料の絶縁性材料と、を有することを特徴とする。
An antenna device according to yet another aspect of the present invention is provided with a finite ground plane and above the finite ground plane, one end of which is connected on a predetermined straight line of the finite ground plane, bends at a substantially right angle, and is substantially parallel to the straight line. A comb-shaped linear conductor whose other end is substantially parallel to the straight line, and disposed substantially parallel to the finite ground plane above the finite ground plane, extending in a direction substantially perpendicular to the straight line, and having a feeding point an antenna located in the vicinity of the other end of the comb-shaped linear conductor, have a, a magnetic member provided on at least a portion of the space between said finite ground plane antenna, the magnetic body, Fe, A magnetic metal containing at least one selected from the group consisting of Co and Ni, and at least one selected from the group consisting of Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr Non-magnetic metal and carbon (C And magnetic metal particles containing at least one element selected from nitrogen (N), and at least one nonmagnetic metal that is coated on the surface of the magnetic metal particles and is one of the constituent components of the magnetic metal particles a core-shell magnetic particles comprising an oxide coating layer formed of an oxide containing, with an air gap, the core-shell magnetic particles, characterized in that organic and an insulating material dispersed resin or an inorganic material .

本発明によれば、数百MHz〜5GHz帯域において、低姿勢化を含む小型化と広帯域化の両立を可能にし、携帯電話等の小型機器へ搭載可能な小型のアンテナ装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, in a band of several hundreds of MHz to 5 GHz, it is possible to achieve both a reduction in size including a low profile and a wider band, and it is possible to provide a small antenna device that can be mounted on a small device such as a mobile phone. It becomes.

上述のように、従来のアンテナ装置においては、数百MHz〜5GHz帯域において、低姿勢化を含む小型化と広帯域化の両立が困難であった。この問題を解決するために、発明者らは、新規のアンテナ構造と、新規の優れた磁気特性(高いμ’と低いμ’’)を有する絶縁性の高透磁率厚膜磁性体(10μm以上、強いては100μm以上の厚さ)を組み合わせることを考案し、これを試みた。   As described above, in the conventional antenna device, it has been difficult to achieve both a reduction in size and a reduction in bandwidth in a few hundred MHz to 5 GHz band. In order to solve this problem, the inventors have developed a new antenna structure and an insulating high-permeability thick-film magnetic body (not less than 10 μm) having a novel excellent magnetic property (high μ ′ and low μ ″). In other words, we have devised a combination of a thickness of 100 μm or more.

数百MHz〜5GHz帯域で、比較的高い透磁率を実現する10μm以上、強いては100μm以上の厚膜磁性体としては、六方晶系のフェライトが考えられる。しかし、数百MHz以上の高周波帯域では、強磁性共鳴周波数に近づき、共鳴による磁気損失が顕著になり使用できない。   Hexagonal ferrite is conceivable as a thick film magnetic body having a thickness of 10 μm or more, preferably 100 μm or more, which realizes a relatively high magnetic permeability in the band of several hundred MHz to 5 GHz. However, in a high frequency band of several hundred MHz or more, it approaches the ferromagnetic resonance frequency, and the magnetic loss due to resonance becomes remarkable and cannot be used.

一方で、スパッタ法、めっき法などの薄膜技術による磁性体の開発も盛んに行われおり、薄膜レベルでは高周波帯域において優れた特性を示すことが確認されている。しかしながら、10μm以上の厚膜での特性は確認されておらず、10μm、強いては100μm以上に厚膜化するには莫大な成膜時間を有する問題がある。また、これらの薄膜磁性体は一般に抵抗が低いため、誘導電流が発生しアンテナ特性に悪影響を与えるという問題がある。   On the other hand, magnetic materials have been actively developed by thin film technology such as sputtering and plating, and it has been confirmed that the film exhibits excellent characteristics in the high frequency band at the thin film level. However, the characteristics with a thick film of 10 μm or more have not been confirmed, and there is a problem that enormous film formation time is required to increase the film thickness to 10 μm, or more than 100 μm. In addition, since these thin film magnetic bodies generally have low resistance, there is a problem that induced current is generated and antenna characteristics are adversely affected.

更に、スパッタ法などの薄膜技術には大型の設備が必要である。また、膜厚等の制御性は必ずしも良好ではない。したがって、コストや歩留りの点で、必ずしも十分満足できる方法とはいえない。以下、記載するように、発明者らは、高周波磁気特性の優れた、すなわち、高周波帯域で高い透磁率実部(μ’)、低い透磁率虚部(μ’’)を有し、伝送損失を極力抑えた絶縁性の高透磁率厚膜磁性体を開発し、これをアンテナ装置に適用した。   In addition, thin film technology such as sputtering requires large equipment. Also, the controllability such as the film thickness is not always good. Therefore, the method is not always satisfactory in terms of cost and yield. As described below, the inventors have excellent high frequency magnetic characteristics, that is, a high permeability real part (μ ′) and a low permeability imaginary part (μ ″) in the high frequency band, and transmission loss. We have developed an insulating high-permeability thick-film magnetic body that suppresses as much as possible and applied it to the antenna device.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
本実施の形態のアンテナ装置は、有限地板と、有限地板上方に設けられ、一辺が有限地板に接続され、この一辺と略平行な屈曲部を備える矩形導体板と、有限地板上方に有限地板と略平行に配置され、先の一辺に略垂直方向に延伸し、給電点が矩形導体板の先の一辺に対向する他辺の近傍に位置するアンテナと、有限地板とアンテナとの間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体とを有する。なお、ここで上方とは、あくまで有限地板が下方にある場合を基準にした位置関係を示すための表現であり、必ずしも、常に鉛直方向に対して、上方にあることを示す表現ではない。また、上方とは2つの要素が接している場合も包含する概念とする。
(First embodiment)
The antenna device according to the present embodiment includes a finite ground plane, a rectangular conductor plate provided above the finite ground plane, connected to the finite ground plane, and having a bent portion substantially parallel to the one side, and a finite ground plane above the finite ground plane. At least one between the finite ground plane and the antenna, which is disposed substantially in parallel, extends in a direction substantially perpendicular to the one side of the tip, and has a feeding point in the vicinity of the other side facing the tip of the rectangular conductor plate. And a magnetic body provided in the space of the part. Here, “upper” is an expression for indicating a positional relationship based on the case where the finite ground plane is below, and is not necessarily an expression indicating that it is always above the vertical direction. Further, the term “above” includes a case where two elements are in contact with each other.

図1は、本発明の第1の実施の形態のアンテナ装置の構成図である。図1(a)は斜視図、図1(b)は断面図、図1(c)は変形例の断面図である。   FIG. 1 is a configuration diagram of an antenna device according to a first embodiment of the present invention. 1A is a perspective view, FIG. 1B is a sectional view, and FIG. 1C is a sectional view of a modification.

このアンテナ装置は、有限地板10と、有限地板10上方に設けられる矩形導体板12と、有限地板10上方に有限地板10と略平行に配置されるアンテナ14と、有限地板10とアンテナ14との間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体16とを有している。図1では、有限地板10と矩形導体板12との間に磁性体16が挿入される構成となっている。なお、図1(a)では、磁性体16については、アンテナ装置の構成を分かりやすくするために、アンテナ装置と分離して図示している。   The antenna device includes a finite ground plane 10, a rectangular conductor plate 12 provided above the finite ground plane 10, an antenna 14 disposed substantially parallel to the finite ground plane 10 above the finite ground plane 10, and the finite ground plane 10 and the antenna 14. And a magnetic body 16 provided in at least a part of the space. In FIG. 1, a magnetic body 16 is inserted between the finite ground plane 10 and the rectangular conductor plate 12. In FIG. 1A, the magnetic body 16 is illustrated separately from the antenna device for easy understanding of the configuration of the antenna device.

また、図1(b)では、磁性体16と、有限地板10、矩形導体板12との間に空間を設けるよう図示している。しかしながら、磁性体16挿入の効果を高めるためには、これらの空間を排除し、磁性体16と有限地板10、矩形導体板12とを接触させることがより望ましい。更に、図1(b)では、磁性体16は矩形導体板12と有限地板の間にだけ挿入されているが、図1(c)の変形例の様に、矩形導体板12の外をはみ出してアンテナ14の部分にまで挿入されていても良いし、また、アンテナ14と矩形導体板12の間にも挿入されていても良い。   In FIG. 1B, a space is provided between the magnetic body 16 and the finite ground plane 10 and the rectangular conductor plate 12. However, in order to enhance the effect of inserting the magnetic body 16, it is more desirable to eliminate these spaces and bring the magnetic body 16 into contact with the finite ground plane 10 and the rectangular conductor plate 12. Further, in FIG. 1B, the magnetic body 16 is inserted only between the rectangular conductor plate 12 and the finite ground plane. However, as shown in FIG. 1C, the magnetic body 16 protrudes outside the rectangular conductor plate 12. The antenna 14 may be inserted into the antenna 14, or may be inserted between the antenna 14 and the rectangular conductor plate 12.

もっとも、磁性体16と、有限地板10、矩形導体板12、アンテナ14との密着性の観点などから、それぞれの間の空間に他の材料を介在させる必要が生ずる場合も考えられる。このような場合には、有限地板10とアンテナ14の間の空間のうち、磁性体が占める空間以外の空間を誘電体が占め、この誘電体と磁性体の屈折率が同じ値である誘電体と磁性体の組み合わせを選ぶのがより好ましい。   However, from the viewpoint of adhesion between the magnetic body 16 and the finite ground plane 10, the rectangular conductor plate 12, and the antenna 14, it may be necessary to intervene other materials in the space between them. In such a case, the dielectric occupies the space between the finite ground plane 10 and the antenna 14 other than the space occupied by the magnetic material, and the dielectric and the magnetic material have the same refractive index. It is more preferable to select a combination of magnetic material.

これは、磁性体単独、もしくは屈折率の違う磁性体と誘電体の組み合わせの場合は、磁性体と空気の界面、もしくは磁性体と誘電体の界面において電波の反射が起こり、磁性体または誘電体に損失がある場合にはアンテナ装置の放射効率の劣化を招き、損失が無い場合にも狭帯域化の原因となってしまうからである。空間の屈折率を一定にする事によって、不要な電波反射を抑制でき、放射効率の劣化を抑制する事が可能となる。以上の議論は、図3(b)、(c)及び図6も同様である。   In the case of a magnetic material alone or a combination of a magnetic material and a dielectric material having different refractive indexes, reflection of radio waves occurs at the interface between the magnetic material and air, or the interface between the magnetic material and the dielectric material. This is because if there is a loss, the radiation efficiency of the antenna device is deteriorated, and if there is no loss, the band is narrowed. By making the refractive index of the space constant, unnecessary radio wave reflection can be suppressed, and deterioration of radiation efficiency can be suppressed. The above discussion also applies to FIGS. 3B, 3C, and 6.

有限地板10と矩形導体板12は、ともに導電性の材料で形成されている。矩形導体板12は、その一辺が有限地板10に接続され、電気的に短絡した状態となっている。そして、この一辺と略平行な屈曲部18を備えている。また、アンテナ14は矩形導体板12上方に設けられ、アンテナ14は、矩形導体板12が有限地板10に接する一辺に略垂直方向に延伸している。そしてアンテナ14の給電点22が矩形導体板12の先の一辺に対向する他辺の近傍に位置している。図1では、アンテナ14はダイポールアンテナである。   Both the finite ground plane 10 and the rectangular conductor plate 12 are made of a conductive material. One side of the rectangular conductor plate 12 is connected to the finite ground plane 10 and is electrically short-circuited. And the bending part 18 substantially parallel to this one side is provided. The antenna 14 is provided above the rectangular conductor plate 12, and the antenna 14 extends in a substantially vertical direction on one side where the rectangular conductor plate 12 is in contact with the finite ground plane 10. The feeding point 22 of the antenna 14 is located in the vicinity of the other side facing the one side of the rectangular conductor plate 12. In FIG. 1, the antenna 14 is a dipole antenna.

なお、矩形導体板12の屈曲部18は、矩形の導体板を折り曲げることによって形成しても、あるいは、電気的に等価であれば、折り曲げる代わりに2枚の矩形導体板を用意して、両者を半田付け等の方法で物理的、電気的に接続しても良い。また、図1のアンテナ装置では矩形導体板12の屈曲部18は直角になっており、有限地板10に平行な部分と垂直な部分から構成されている。しかし、この構造は本質ではなく、矩形導体板10の下の電磁波伝搬が得られれば、特に、この構造を有しなくともよい。すなわち、矩形導体板12を、必ずしも直角に曲げる必要も有限地板10に平行または垂直な部分を設けることも必須でない。   The bent portion 18 of the rectangular conductor plate 12 may be formed by bending a rectangular conductor plate, or if electrically equivalent, two rectangular conductor plates may be prepared instead of being bent. May be physically and electrically connected by a method such as soldering. In the antenna device of FIG. 1, the bent portion 18 of the rectangular conductor plate 12 is a right angle, and is composed of a portion parallel to the finite ground plane 10 and a portion perpendicular to the finite ground plane 10. However, this structure is not essential, and it is not particularly necessary to have this structure as long as electromagnetic wave propagation under the rectangular conductor plate 10 can be obtained. That is, it is not always necessary to bend the rectangular conductor plate 12 at a right angle or to provide a portion parallel or perpendicular to the finite ground plane 10.

また、アンテナ14の給電点22が矩形導体板12の先の一辺に対向する他辺の近傍に位置するとは、給電点22の位置が上記他辺から、アンテナ14の動作周波数の電磁波の6分の1波長以下の範囲を意味するものとする。後述のように、アンテナ整合を取るための給電点22の位置調整範囲がこの範囲にあることがその理由である。   Further, the fact that the feeding point 22 of the antenna 14 is located in the vicinity of the other side facing the one side of the rectangular conductor plate 12 means that the position of the feeding point 22 is 6 minutes from the other side of the electromagnetic wave having the operating frequency of the antenna 14. It means the range of 1 wavelength or less. The reason is that the position adjustment range of the feeding point 22 for antenna matching is within this range as described later.

図1では、アンテナ14がダイポールアンテナである場合を例示した。図1のダイポールアンテナは、2本の線状導体を1直線状に並べてその間を給電する。   FIG. 1 illustrates the case where the antenna 14 is a dipole antenna. The dipole antenna of FIG. 1 arranges two linear conductors in a straight line and feeds power therebetween.

図2は、本実施の形態のアンテナ装置の第1の変形例の構成図である。この変形例においては、アンテナ14として、板状ダイポールアンテナを適用している。板状ダイポールアンテナは、2枚の導体板を並べた中央を給電し、給電点22に近い側の辺を給電点から離れるに従って2枚の導体板の間隔が広がるように斜めに加工した、ダイポールアンテナの変種の1つである。板状ダイポールアンテナは、線状導体を用いるダイポールアンテナよりも広帯域な特性を実現できるという利点がある。   FIG. 2 is a configuration diagram of a first modification of the antenna device according to the present embodiment. In this modification, a plate-shaped dipole antenna is applied as the antenna 14. The plate-shaped dipole antenna feeds the center where two conductor plates are lined up, and the dipole is processed obliquely so that the distance between the two conductor plates increases as the side closer to the feed point 22 moves away from the feed point One of the antenna variants. The plate-shaped dipole antenna has an advantage that a wider band characteristic can be realized than a dipole antenna using a linear conductor.

図3は、本実施の形態のアンテナ装置の第2の変形例の構成図である。図3(a)は斜視図、図3(b)は断面図、図3(c)は第2の変形例の更なる変形例である。この変形例においては、アンテナ14として、モノポールアンテナを適用している。モノポールアンテナは、図1のダイポールアンテナに対し、矩形導体板12から遠い側の線状導体を無くし、給電点22が有限地板10上になるよう給電点22側を折り曲げたアンテナである。アンテナ装置の一層の小型化を実現するためには、ダイポールアンテナよりもモノポールアンテナの方が好ましい。   FIG. 3 is a configuration diagram of a second modification of the antenna device according to the present embodiment. 3A is a perspective view, FIG. 3B is a cross-sectional view, and FIG. 3C is a further modification of the second modification. In this modification, a monopole antenna is applied as the antenna 14. The monopole antenna is an antenna in which the linear conductor far from the rectangular conductor plate 12 is removed from the dipole antenna of FIG. 1 and the feeding point 22 side is bent so that the feeding point 22 is on the finite ground plane 10. In order to realize further miniaturization of the antenna device, the monopole antenna is preferable to the dipole antenna.

図1(a)、(b)、図2、図3(a)、(b)に示されるように、磁性体16は、アンテナ14と矩形導体板12の間の少なくとも一部、例えば、矩形導体板12と有限地板10の間に挿入される。   As shown in FIGS. 1A, 1B, 2, 3A, and 3B, the magnetic body 16 has at least a portion between the antenna 14 and the rectangular conductor plate 12, for example, a rectangular shape. It is inserted between the conductor plate 12 and the finite ground plane 10.

以上の構成により、本実施の形態のアンテナ装置は、低姿勢化を含む小型化した場合でもインピーダンス整合を取ることができ、かつ、広帯域な特性を得ることができる。本実施の形態の有するこの作用および効果について、以下詳述する。   With the above configuration, the antenna device according to the present embodiment can achieve impedance matching even when the antenna device is downsized, including low profile, and can obtain wideband characteristics. This action and effect of the present embodiment will be described in detail below.

図4は、本実施の形態のアンテナ装置において磁性体を挿入しない場合の動作原理の説明図である。図4(a)はアンテナが自由空間中に存在する場合、図4(b)は有限地板上方にアンテナがある場合、図4(c)は矩形導体板を有する場合である。   FIG. 4 is an explanatory diagram of the operating principle when no magnetic material is inserted in the antenna device of the present embodiment. 4A shows a case where the antenna exists in free space, FIG. 4B shows a case where the antenna is located above the finite ground plane, and FIG. 4C shows a case where the antenna has a rectangular conductor plate.

図4(a)に示すように、自由空間中のダイポールアンテナ14上に流れる電流Jを仮定すると、電流Jによって生じる電界によって給電点には電圧Vが発生する。電流Jと電圧Vにより、ダイポールアンテナ14の入力インピーダンスZ=V/Jが求まる。半波長ダイポールアンテナの場合は約72Ωになることが知られている。 As shown in FIG. 4A, assuming a current J flowing on the dipole antenna 14 in free space, a voltage V 0 is generated at the feeding point by the electric field generated by the current J. The input impedance Z 0 = V 0 / J of the dipole antenna 14 is obtained from the current J and the voltage V 0 . In the case of a half-wave dipole antenna, it is known to be about 72Ω.

図4(b)は、有限地板10上方に、ダイポールアンテナ14を、有限地板10に平行に配置した場合を示している。ここで、電流Jによって生じる電界はダイポールアンテナ14より上側の半無限の自由空間側に発生する電界Aと、ダイポールアンテナ14より下側の有限地板10によって反射されて発生する電界Bの2つが考えられる。   FIG. 4B shows a case where the dipole antenna 14 is arranged in parallel to the finite ground plane 10 above the finite ground plane 10. Here, there are two electric fields generated by the current J: an electric field A generated on the semi-infinite free space above the dipole antenna 14 and an electric field B generated by being reflected by the finite ground plane 10 below the dipole antenna 14. It is done.

ここで反射する点における反射位相φによって、ダイポールアンテナ14を低姿勢化した際のインピーダンスが異なる。反射体が金属に近い特性であるPEC(Perfect Electric Conductor;完全電気導体)の場合はφ=180度となり、低姿勢化の極限、すなわちアンテナが極限まで反射体に近づいた状態では電圧が発生せず、入力インピーダンスは0となる。反射体がPMC(Perfect Magnetic Conductor;完全磁気導体)の場合はφ=0度となり、低姿勢化の極限では自由空間の2倍の電圧が発生し、入力インピーダンスは2Zとなる。 The impedance when the dipole antenna 14 is lowered is different depending on the reflection phase φ at the point of reflection. In the case of a PEC (Perfect Electric Conductor) whose characteristics of the reflector are close to those of metal, φ = 180 degrees, and a voltage is generated when the position of the reflector is lowered to the limit, that is, the antenna is close to the limit. The input impedance is zero. Reflector PMC; becomes the phi = 0 degrees when the (Perfect Magnetic Conductor complete magnetic conductor), twice the voltage of the free space in the limit of low-profile is generated, the input impedance becomes 2Z 0.

仮にφ=120度=2π/3radとすると、
exp(jωt)+exp{j(ωt±2π/3)}=exp{j(ωt±π/3)}
の関係式によって、入力インピーダンスは自由空間と同じZとなる。
If φ = 120 degrees = 2π / 3 rad,
exp (jωt) + exp {j (ωt ± 2π / 3)} = exp {j (ωt ± π / 3)}
The input impedance is Z 0 which is the same as that in free space.

図4(b)の下段は、反射位相と電圧の関係をフェーザで示した図である。フェーザは交流信号の変化を複素平面のベクトルで表したものであり、フェーザの実部または虚部を見れば実際の電圧の振幅が分かる。下段一番左の図では経路Aの電磁波が発生する電界のフェーザとPECで反射する経路Bにより発生する電界のフェーザが位相差180度で打ち消し合う様子を表している。下段左から2番目の図はPMCで同相の反射が発生して2倍の電圧が発生することを示している。下段左から3番目の図は120度位相差の反射が電圧の振幅を変化させないことを示している。   The lower part of FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the reflection phase and the voltage with a phasor. A phasor represents a change in an alternating current signal as a vector on a complex plane, and an actual voltage amplitude can be found by looking at a real part or an imaginary part of the phasor. In the lower left figure, the phasor of the electric field generated by the path A electromagnetic wave and the phasor of the electric field generated by the path B reflected by the PEC cancel each other with a phase difference of 180 degrees. The second figure from the lower left shows that in-phase reflection occurs in the PMC and doubles the voltage. The third figure from the lower left shows that reflection of a 120 degree phase difference does not change the amplitude of the voltage.

図4(c)は、本実施の形態のアンテナ装置の磁性体を挿入しない状態の断面図である。矩形導体板12は有限地板10に短絡されているので、短絡点から開放端までの最短距離が4分の1波長程度となる周波数で共振する。矩形導体板12の共振周波数では図4(c)中、B1で示すような矩形導体板12の下を伝搬する経路の電磁波が電力の上で支配的となる。この時、矩形導体板12が十分低姿勢ならば、経路B1のうち矩形導体板12の下をくぐる部分は往復で略半波長となる。つまり、矩形導体板2の下を往復する間に位相が略180度変化する。   FIG.4 (c) is sectional drawing of the state which does not insert the magnetic body of the antenna device of this Embodiment. Since the rectangular conductor plate 12 is short-circuited to the finite ground plane 10, it resonates at a frequency at which the shortest distance from the short-circuit point to the open end is about a quarter wavelength. At the resonance frequency of the rectangular conductor plate 12, the electromagnetic wave in the path propagating under the rectangular conductor plate 12 as indicated by B1 in FIG. 4C is dominant in terms of power. At this time, if the rectangular conductor plate 12 has a sufficiently low posture, a portion of the path B1 that passes under the rectangular conductor plate 12 has a substantially half wavelength in a reciprocating manner. That is, the phase changes by approximately 180 degrees while reciprocating under the rectangular conductor plate 2.

さらに矩形導体板12の有限地板10に垂直な部分で180度の反射位相が発生するため、経路B1のうち矩形導体板12の下に入ってから出るまでに略360度=0度の位相差が発生する。これは上述したPMCに相当する。さらにアンテナの給電点の位置を矩形導体板12の先端から6分の1波長程度離して配置すると、先ほどの位相差360度=0度のほかに120度の位相差が得られる。   Further, since a reflection phase of 180 degrees is generated in a portion perpendicular to the finite ground plane 10 of the rectangular conductor plate 12, a phase difference of approximately 360 degrees = 0 degrees is required before entering the path B1 under the rectangular conductor plate 12 and then exiting. Will occur. This corresponds to the PMC described above. Furthermore, if the position of the feeding point of the antenna is separated from the tip of the rectangular conductor plate 12 by about 1/6 wavelength, a phase difference of 120 degrees can be obtained in addition to the phase difference of 360 degrees = 0 degrees.

こうして矩形導体板12により360度、矩形導体板12とダイポールアンテナ14の先端を離すことにより120度の位相差が得られる。そして、先に説明したメカニズムの通り、自由空間と同等の入力インピーダンスを得ることが可能となる。   In this way, a phase difference of 360 degrees is obtained by separating the rectangular conductor plate 12 from the tip of the rectangular conductor plate 12 and the dipole antenna 14 by 360 degrees. As described above, it is possible to obtain an input impedance equivalent to that in free space.

図4(c)の下段は、反射位相と電圧の関係をフェーザで示した図である。矩形導体板12の共振による電磁波の伝搬経路B1の電力が支配的ではあるが、有限地板10や矩形導体板12の上面からの短距離の反射B2が無視できない場合には、図4(c)下段の図に示すように、経路B1の反射位相を0度側にずらすべくダイポールアンテナ14の給電点を矩形導体板12の先端に接近させれば、経路B1とB2の合成波を位相差120度とすることが可能である。   The lower part of FIG. 4C is a diagram showing the relationship between the reflection phase and the voltage with a phasor. When the power of the electromagnetic wave propagation path B1 due to the resonance of the rectangular conductor plate 12 is dominant, but the short-range reflection B2 from the upper surface of the finite ground plane 10 or the rectangular conductor plate 12 cannot be ignored, FIG. As shown in the lower diagram, if the feeding point of the dipole antenna 14 is brought close to the tip of the rectangular conductor plate 12 so as to shift the reflection phase of the path B1 to the 0 degree side, the combined wave of the paths B1 and B2 has a phase difference of 120. Can be degrees.

また、矩形導体板12の下の空間は、平行平板線路と見做すことができる。そのため幅を広くするほど、斜め角度方向の伝搬の重ね合わせ(以下、伝搬モードと呼ぶ)が励振されやすくなり、伝搬モード毎に周波数に対する振幅の変化がばらばらになる。このためにアンテナ装置を広帯域化しやすい。   The space below the rectangular conductor plate 12 can be regarded as a parallel plate line. Therefore, as the width is increased, superposition of propagation in an oblique angle direction (hereinafter referred to as a propagation mode) is more likely to be excited, and the change in amplitude with respect to frequency varies for each propagation mode. For this reason, it is easy to increase the bandwidth of the antenna device.

図5はモノポールアンテナを用いた場合のアンテナ装置の断面図である。上記ダイポールアンテナを用いた場合の動作原理の説明と同様に、特定の周波数で矩形導体板12が共振する。そして、その周波数では、矩形導体板12の下をくぐって120度の位相で反射する経路B1の電磁波が支配的なので、モノポールアンテナ14の入力インピーダンスは、有限地板10のモノポールアンテナ14直下の部分が無い場合の入力インピーダンスと略同一となる。すなわち、自由空間と同等の入力インピーダンスとなる。   FIG. 5 is a cross-sectional view of an antenna device when a monopole antenna is used. Similar to the description of the operating principle when the dipole antenna is used, the rectangular conductor plate 12 resonates at a specific frequency. At that frequency, the electromagnetic wave in the path B1 that passes under the rectangular conductor plate 12 and reflects at a phase of 120 degrees is dominant, so the input impedance of the monopole antenna 14 is just below the monopole antenna 14 of the finite ground plane 10. It is almost the same as the input impedance when there is no portion. That is, the input impedance is equivalent to that in free space.

また、モノポールアンテナ14直下の有限地板10や矩形導体板12上面から、短距離で直接反射する経路B2の電磁波の電力が無視できないような場合にも、モノポールアンテナ14の給電点を矩形導体板12の開放端に接近させれば、経路B1とB2の合成波を位相差120度とすることが、ダイポールアンテナの場合と同様に可能である。   Further, even when the power of the electromagnetic wave of the path B2 directly reflected at a short distance from the upper surface of the finite ground plane 10 or the rectangular conductor plate 12 directly below the monopole antenna 14 cannot be ignored, the feeding point of the monopole antenna 14 is set to the rectangular conductor. When approaching the open end of the plate 12, the combined wave of the paths B1 and B2 can be set to a phase difference of 120 degrees, as in the case of the dipole antenna.

以上のように、アンテナ装置に矩形導体板を設けることで、低姿勢であっても自由空間と同等の入力インピーダンスを得てアンテナ整合を取ることが可能となる。さらに、この矩形導体板は有限地板に対して矩形導体板の一辺で、線的に短絡されている。この構造により、矩形導体板は、矩形導体板に斜行する経路の電流あるいは短絡方向に最短経路の電流等、多様な長さの電流経路分布を持つことが可能となる。したがって、広い周波数帯域において、120度の反射位相を保つことが可能となり、アンテナ装置の広帯域化が可能となる。   As described above, by providing the antenna device with the rectangular conductor plate, it is possible to obtain the antenna matching by obtaining the input impedance equivalent to the free space even in a low posture. Furthermore, this rectangular conductor plate is linearly short-circuited on one side of the rectangular conductor plate with respect to the finite ground plane. With this structure, the rectangular conductor plate can have current path distributions of various lengths such as a current in a path oblique to the rectangular conductor plate or a current in the shortest path in the short-circuit direction. Accordingly, a 120-degree reflection phase can be maintained in a wide frequency band, and the antenna device can be widened.

さらに、本実施の形態においては、アンテナと有限地板の間の空間の少なくとも一部に磁性体を挿入する事によって、更なる小型化、広帯域化が可能となる。これは、磁性体の持つ誘電率、透磁率によって波長短縮効果が生じ、共振周波数が低周波化し、アンテナの小型化が可能になるためである。また、磁性体の持つ透磁率によって広帯域化が可能になるためである。   Furthermore, in the present embodiment, a further reduction in size and bandwidth can be achieved by inserting a magnetic material into at least a part of the space between the antenna and the finite ground plane. This is because the wavelength shortening effect is generated by the dielectric constant and permeability of the magnetic material, the resonance frequency is lowered, and the antenna can be downsized. Moreover, it is because it becomes possible to widen the band by the magnetic permeability of the magnetic material.

図3(c)は、本実施の形態の第2の変形例の更なる変形例である。この図に示す磁性体16a、16b、16cのように、磁性体はアンテナ14と有限地板10の間および周囲のできる限り多くの空間に挿入あるいは配置されることが、一層の小型化および広帯域化の観点から望ましい。また、図1、図2、図3においては、磁性体16と、有限地板10、矩形導体板12、アンテナ14との間に空間を設けるよう図示している。しかしながら、磁性体16挿入の効果を高めるためには、これらの空間を排除し、磁性体16と有限地板10、矩形導体板12、アンテナ14とを接触させることがより望ましい。   FIG. 3C is a further modification of the second modification of the present embodiment. As in the magnetic bodies 16a, 16b, and 16c shown in this figure, the magnetic body is inserted or arranged in as much space as possible between and around the antenna 14 and the finite ground plane 10 to further reduce the size and increase the bandwidth. From the viewpoint of. 1, 2, and 3, a space is provided between the magnetic body 16 and the finite ground plane 10, the rectangular conductor plate 12, and the antenna 14. However, in order to enhance the effect of inserting the magnetic body 16, it is more desirable to eliminate these spaces and bring the magnetic body 16 into contact with the finite ground plane 10, the rectangular conductor plate 12, and the antenna 14.

もっとも、磁性体16と、有限地板10、矩形導体板12、アンテナ14との密着性の観点などから、それぞれの間の空間に他の材料を介在させる必要が生ずる場合も考えられる。このような場合には、有限地板10とアンテナ14の間の空間のうち、磁性体が占める空間以外の空間を誘電体が占め、この誘電体と磁性体の屈折率が同じ値である誘電体と磁性体の組み合わせを選ぶのがより好ましい。   However, from the viewpoint of adhesion between the magnetic body 16 and the finite ground plane 10, the rectangular conductor plate 12, and the antenna 14, it may be necessary to intervene other materials in the space between them. In such a case, the dielectric occupies the space between the finite ground plane 10 and the antenna 14 other than the space occupied by the magnetic material, and the dielectric and the magnetic material have the same refractive index. It is more preferable to select a combination of magnetic material.

これは、磁性体単独、もしくは屈折率の違う磁性体と誘電体の組み合わせの場合は、磁性体と空気の界面、もしくは磁性体と誘電体の界面において電波の反射が起こり、アンテナ装置の放射効率の劣化を招いてしまうからである。空間の屈折率を一定にする事によって、不要な電波反射を抑制でき、放射効率の劣化を抑制する事が可能となる。   In the case of a magnetic substance alone or a combination of a magnetic substance and a dielectric substance with different refractive indexes, radio wave reflection occurs at the interface between the magnetic substance and air, or the interface between the magnetic substance and dielectric, and the radiation efficiency of the antenna device This is because it causes deterioration. By making the refractive index of the space constant, unnecessary radio wave reflection can be suppressed, and deterioration of radiation efficiency can be suppressed.

アンテナ装置の小型化、広帯域化のためには、挿入する磁性体は10μm以上、強いては100μm以上の厚膜である事が好ましく厚ければ厚いほど良い。また、誘導電流による損失を抑制するためには、磁性体の抵抗は大きい事が望ましく一般的な酸化物と同程度の抵抗値を有する事が望ましい。   In order to reduce the size and bandwidth of the antenna device, the magnetic material to be inserted is preferably a thick film of 10 μm or more, more preferably 100 μm or more. Moreover, in order to suppress the loss due to the induced current, it is desirable that the resistance of the magnetic material is large, and it is desirable to have a resistance value comparable to that of a general oxide.

次に、本実施の形態に用いる磁性体について詳細に説明する。まず、磁性体の構成について説明する。本実施の形態の磁性体は、コアシェル型磁性粒子と、この粒子が分散された、空隙を備える絶縁性材料とを有する。なお、この構成の磁性体が、アンテナ装置の小型化、広帯域化のために望ましいが、必ずしも本実施の形態は、この磁性体の構成に限定されるものではない。   Next, the magnetic material used in this embodiment will be described in detail. First, the configuration of the magnetic material will be described. The magnetic body of the present embodiment includes core-shell magnetic particles and an insulating material having voids in which the particles are dispersed. Note that the magnetic body having this configuration is desirable for downsizing and widening the antenna device, but the present embodiment is not necessarily limited to the configuration of the magnetic body.

コアシェル型磁性粒子は、磁性体全体に対して10vol%以上70vol%以下の充填率(体積率)であることが望ましい。充填率が70vol%を超えると、磁性体の電気的抵抗が小さくなり渦電流損失が増加し高周波磁気特性が劣化するおそれがある。充填率を10vol%未満にすると、磁性金属の充填率が低下することで磁性体の飽和磁化が低下し、それにより透磁率が低下するおそれがある。   It is desirable that the core-shell magnetic particles have a filling rate (volume ratio) of 10 vol% or more and 70 vol% or less with respect to the entire magnetic material. When the filling rate exceeds 70 vol%, the electrical resistance of the magnetic material is reduced, eddy current loss increases, and high-frequency magnetic characteristics may be deteriorated. If the filling rate is less than 10 vol%, the filling rate of the magnetic metal is lowered, so that the saturation magnetization of the magnetic material is lowered, and there is a possibility that the permeability is lowered.

また、絶縁性材料は、磁性体内において5vol%以上80vol%以下の充填率を占めることが望ましい。5vol%未満にすると、粒子同士が結着できず磁性体の部材としての強度が低下するおそれがある。80vol%を超えると、コアシェル型磁性粒子が磁性体部材全体に占める体積率が低下し、透磁率が低下するおそれがある。   Further, it is desirable that the insulating material occupies a filling rate of 5 vol% or more and 80 vol% or less in the magnetic body. If it is less than 5 vol%, the particles cannot be bound to each other and the strength of the magnetic member may be reduced. If it exceeds 80 vol%, the volume ratio of the core-shell magnetic particles in the entire magnetic member is lowered, and the magnetic permeability may be lowered.

絶縁性材料は、樹脂や無機材料等が挙げられる。樹脂は、特に限定されないが、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、ABS樹脂、ニトリル−ブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、フッ素系樹脂、或いはそれらの共重合体が用いられる。無機材料は、酸化物、窒化物、炭化物等の、セラミックスもしくはガラス等である。無機材料は、具体的にはMg、Al、Si、Ca、Zr、Ti、Hf、Zn、Mn、希土類元素、BaおよびSrからなる群から選ばれる少なくとも1つの金属を含む酸化物、AlN、Si、SiC等を挙げることができる。 Examples of the insulating material include a resin and an inorganic material. The resin is not particularly limited, but polyester resin, polyethylene resin, polystyrene resin, polyvinyl chloride resin, polyvinyl butyral resin, polyurethane resin, cellulose resin, ABS resin, nitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene resin Rubber, epoxy resin, phenol resin, amide resin, imide resin, fluorine resin, or a copolymer thereof is used. Inorganic materials are ceramics, glass, etc., such as an oxide, nitride, and carbide. Specifically, the inorganic material is an oxide containing at least one metal selected from the group consisting of Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr, AlN, Si 3 N 4 , SiC and the like can be mentioned.

コアシェル型磁性粒子を一体化しシート化する手法は、特に限定されないが、例えばコアシェル型磁性粒子と、樹脂と、溶媒とを混合し、スラリーとし、塗布、乾燥することで作製することができる。また、コアシェル型磁性粒子と樹脂との混合物をプレスしてシート状あるいはペレット状に成型してもよい。更に、コアシェル型磁性粒子を溶媒中に分散させ、電気泳動などの方法により堆積してもよい。   The method of integrating the core-shell type magnetic particles into a sheet is not particularly limited, but for example, the core-shell type magnetic particles, a resin, and a solvent can be mixed to form a slurry, which can be applied and dried. Alternatively, the mixture of core-shell magnetic particles and resin may be pressed and molded into a sheet or pellet. Further, the core-shell magnetic particles may be dispersed in a solvent and deposited by a method such as electrophoresis.

磁性体は、例えば、磁性体層と非磁性誘電体層とで形成される積層型磁性体にしてもよい。磁性体層を単純に積層せずに、非磁性誘電体層を挟んで積層させることによって、磁気的なカップリングを断ち、バルクのトータルの反磁界の影響を小さくすることが可能になる。つまり、磁性体層の間に非磁性誘電体層を介在させることによって、磁性体層同士の磁気的なカップリングを断ち、磁極の大きさを小さくして反磁界の影響を低減することが可能になる。さらに、磁性材料層の厚さを実質的に厚くすることが可能になるため、バルクトータルでの磁気特性(透磁率×厚さ)を向上させることが可能になる。   For example, the magnetic body may be a laminated magnetic body formed of a magnetic layer and a nonmagnetic dielectric layer. By simply laminating the non-magnetic dielectric layers without simply laminating the magnetic layers, it is possible to cut off the magnetic coupling and reduce the influence of the total demagnetizing field in the bulk. In other words, by interposing a nonmagnetic dielectric layer between the magnetic layers, it is possible to cut off the magnetic coupling between the magnetic layers and reduce the size of the magnetic poles to reduce the influence of the demagnetizing field. become. Furthermore, since the thickness of the magnetic material layer can be substantially increased, it is possible to improve the magnetic characteristics (permeability × thickness) in the bulk total.

以上のように、コアシェル型磁性粒子を含む磁性体層を厚さ100μm以下のシート状に形成し、このシート状磁性体層を厚さ100μm以下の非磁性誘電体層と交互に積層した後、圧着、加熱、焼結した積層構造を有することによって、磁性体の高周波磁気特性が向上する。   As described above, after forming a magnetic layer containing core-shell magnetic particles into a sheet shape having a thickness of 100 μm or less, and laminating the sheet-like magnetic material layer alternately with a nonmagnetic dielectric layer having a thickness of 100 μm or less, By having a laminated structure obtained by pressure bonding, heating, and sintering, the high-frequency magnetic characteristics of the magnetic material are improved.

磁性体の透磁率と誘電率は、上記磁性体の構成成分、すなわち、コアシェル型磁性粒子と絶縁性材料とその充填率によって決まる。数百MHzから数GHzで低損失を実現できる透磁率と誘電率はいずれも1より大きく10以下の範囲である。   The magnetic permeability and dielectric constant of the magnetic material are determined by the components of the magnetic material, that is, the core-shell magnetic particles, the insulating material, and the filling rate. The permeability and permittivity that can realize low loss at several hundred MHz to several GHz are both greater than 1 and 10 or less.

ここで、アンテナ装置に磁性体を組み込む場合、アンテナの小型化程度は磁性体の透磁率と誘電率の積の平方根に大凡比例する傾向にある。また、アンテナの広帯域化の程度は、磁性体の透磁率の平方根に大凡比例し、誘電率の平方根に大凡反比例する傾向にある。   Here, when a magnetic material is incorporated in the antenna device, the size of the antenna tends to be small in proportion to the square root of the product of the magnetic permeability and dielectric constant of the magnetic material. Also, the degree of widening of the antenna tends to be roughly proportional to the square root of the magnetic permeability of the magnetic material and roughly inversely proportional to the square root of the dielectric constant.

したがって、上記の、透磁率と誘電率が1より大きく10以下の場合、誘電率と透磁率の積が大きくできるため波長短縮効果が大きく、小型化への寄与が大きくなる。また、誘電体単独の場合に比べると透磁率の効果で広帯域化が可能になる。より好ましくは、透磁率の方が誘電率よりも大きいものである。   Therefore, when the magnetic permeability and the dielectric constant are greater than 1 and 10 or less, the product of the dielectric constant and the magnetic permeability can be increased, so that the wavelength shortening effect is great and the contribution to downsizing is increased. In addition, the bandwidth can be increased by the effect of magnetic permeability as compared with the case of using a dielectric alone. More preferably, the magnetic permeability is larger than the dielectric constant.

例えば、コアシェル型磁性粒子を用いた場合、透磁率が1より大きく5以下で、且つ、透磁率が誘電率よりも大きい場合と小さい場合の2種類を合成する事が出来る。前者の透磁率が誘電率よりも大きい場合、アンテナの広帯域化への寄与は大きくなる。この時、誘電率と透磁率の積はそれ程大きくはないため波長短縮効果はそれ程大きくなく、小型化への寄与もそれ程大きくない。もちろん、誘電体単独の場合に比べると小型化は可能ではある。一方で、後者の透磁率が誘電率よりも小さい場合、アンテナの広帯域化への寄与はそれ程大きくはないが(もちろん誘電体単独の場合に比べると広帯域化は可能である)、波長短縮効果は大きく小型化への寄与が大きくなる。   For example, when core-shell type magnetic particles are used, it is possible to synthesize two types of cases where the magnetic permeability is greater than 1 and less than or equal to 5 and the magnetic permeability is greater than the dielectric constant and smaller. When the former magnetic permeability is larger than the dielectric constant, the contribution to the broadening of the antenna becomes large. At this time, since the product of the dielectric constant and the magnetic permeability is not so large, the wavelength shortening effect is not so great, and the contribution to miniaturization is not so great. Of course, the size can be reduced as compared with the case of using a dielectric alone. On the other hand, if the magnetic permeability of the latter is smaller than the dielectric constant, the contribution to the broadening of the antenna is not so great (of course, the broadening of the bandwidth is possible compared to the case of the dielectric alone), but the wavelength shortening effect is Greatly contributes to downsizing.

以上から、小型化と広帯域化の要求を総合的に判断して、磁性体の透磁率と誘電率を選定する事が求められる。これは、先に説明したように、磁性体の構成成分、すなわちコアシェル型磁性粒子および絶縁性材料とその充填率によって容易に制御出来る。   From the above, it is required to comprehensively judge the demands for downsizing and widening the band, and to select the magnetic permeability and dielectric constant of the magnetic material. As described above, this can be easily controlled by the constituents of the magnetic material, that is, the core-shell type magnetic particles and the insulating material and the filling rate.

次に、磁性体の構成要素の一つであるコアシェル型磁性粒子について説明する。コアシェル型磁性粒子は、金属ナノ粒子である磁性金属粒子のコアと、この磁性金属粒子の表面に被覆された酸化物被覆層のシェルとを含む。そして、磁性金属粒子は、Fe,Co,Niからなる群から選ばれる少なくとも1つを含む磁性金属と、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrからなる群から選ばれる少なくとも1つの非磁性金属と、カーボンおよび窒素から選ばれる少なくとも1つの元素とを含む。また、酸化物被覆層は、磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つを含む酸化物からなることが望ましい。なお、ここで酸化物は、2種以上の金属を含む複合酸化物であっても構わない。   Next, the core-shell type magnetic particle that is one of the components of the magnetic material will be described. The core-shell magnetic particle includes a core of magnetic metal particles that are metal nanoparticles, and a shell of an oxide coating layer that is coated on the surface of the magnetic metal particles. The magnetic metal particles include a magnetic metal containing at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba, and At least one nonmagnetic metal selected from the group consisting of Sr and at least one element selected from carbon and nitrogen. The oxide coating layer is preferably made of an oxide containing at least one nonmagnetic metal that is one of the constituent components of the magnetic metal particles. Here, the oxide may be a composite oxide containing two or more kinds of metals.

磁性金属粒子に含有する磁性金属は、Fe,Co,Niからなる群から選ばれる少なくとも1つを含み、特にFe基合金、Co基合金、FeCo基合金が高い飽和磁化を実現できるために好ましい。Fe基合金は、第2成分としてNi,Mn,Cuなどを含有する、例えばFeNi合金、FeMn合金、FeCu合金を挙げることができる。Co基合金は、第2成分としてNi,Mn,Cuなどを含有する、例えばCoNi合金、CoMn合金、CoCu合金を挙げることができる。FeCo基合金は、第2成分としてNi,Mn,Cuなどを含有する合金を挙げることができる。これらの第2成分は、コアシェル型磁性粒子の高周波磁気特性を向上させるために効果的な成分である。   The magnetic metal contained in the magnetic metal particles contains at least one selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni, and is particularly preferable because an Fe-based alloy, a Co-based alloy, and an FeCo-based alloy can achieve high saturation magnetization. The Fe-based alloy contains Ni, Mn, Cu or the like as the second component, and examples thereof include FeNi alloy, FeMn alloy, and FeCu alloy. Examples of the Co-based alloy include Ni, Mn, Cu, and the like as the second component, such as a CoNi alloy, a CoMn alloy, and a CoCu alloy. Examples of the FeCo-based alloy include alloys containing Ni, Mn, Cu and the like as the second component. These second components are effective components for improving the high-frequency magnetic properties of the core-shell magnetic particles.

磁性金属の中でも、特にFeCo基合金を用いることが好ましい。FeCo中のCo量は、熱的安定性および耐酸化性と高い飽和磁化を満足させる点から10原子%以上50原子%以下にすることが好ましい。更に好ましいFeCo中のCo量は、より飽和磁化を高める観点から20原子%以上40原子%以下の範囲である。   Among magnetic metals, it is particularly preferable to use an FeCo-based alloy. The amount of Co in FeCo is preferably 10 atomic% or more and 50 atomic% or less from the viewpoint of satisfying thermal stability, oxidation resistance and high saturation magnetization. A more preferable amount of Co in FeCo is in the range of 20 atomic% to 40 atomic% from the viewpoint of further increasing saturation magnetization.

磁性金属粒子には、非磁性金属を含有することが望ましい。この磁性金属粒子に含有する非磁性金属は、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrからなる群から選ばれる少なくとも1つの非磁性金属である。これらの非磁性金属はその酸化物の標準生成ギブスエネルギーが小さく酸化しやすい元素であり、磁性金属粒子のコアを被覆するシェルである酸化物被覆層の絶縁性の安定性を高める観点から、好ましい元素である。いいかえれば、標準生成ギブスエネルギーが大きい金属は酸化物になりにくく好ましくない。   The magnetic metal particles preferably contain a nonmagnetic metal. The nonmagnetic metal contained in the magnetic metal particles is at least one nonmagnetic metal selected from the group consisting of Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr. . These non-magnetic metals are elements that have a small standard Gibbs energy of oxide formation and are easily oxidized, and are preferable from the viewpoint of improving the insulating stability of the oxide coating layer that is a shell that covers the core of the magnetic metal particles. It is an element. In other words, a metal having a large standard generation Gibbs energy is not preferable because it is difficult to become an oxide.

また、シェルの酸化物被覆層が、コアの磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を1つ以上含む酸化物もしくは複合酸化物である事によって、磁性金属粒子とシェルの酸化物被覆層との密着性・接合性がよくなり、熱的にも安定な材料となる。中でも、Al,Siは磁性金属粒子の主成分であるFe,Co,Niと固溶し易く、コアシェル型磁性粒子の熱的安定性の向上に寄与するために好ましい。特に、Alを用いた場合は熱的安定性および耐酸化性が高くなるために好ましい。複数種の非磁性金属を含む複合酸化物は固溶した形態も包含される。   In addition, since the oxide coating layer of the shell is an oxide or composite oxide containing one or more nonmagnetic metals that are one of the components of the magnetic metal particles of the core, the magnetic metal particles and the oxide of the shell Adhesiveness and bondability with the coating layer are improved, and the material is thermally stable. Among these, Al and Si are preferable because they are easily dissolved in Fe, Co, and Ni, which are the main components of the magnetic metal particles, and contribute to the improvement of the thermal stability of the core-shell magnetic particles. In particular, the use of Al is preferable because the thermal stability and oxidation resistance are increased. A complex oxide containing a plurality of types of nonmagnetic metals also includes a solid solution form.

酸化物被覆層は、0.1nm以上100nm以下、さらに好ましくは0.1nm以上20nm以下の厚さを有すること好ましい。酸化物被覆層の厚さを0.1nm未満にすると、耐酸化性が不十分になると共に、酸化物被覆層で覆われたコアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際に部材の抵抗が低下して渦電流損失を発生し易く、透磁率の高周波特性を劣化するおそれがある。一方、酸化物被覆層の厚さが100nmを超えると、酸化物被覆層で覆われたコアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際、酸化物被覆層の厚さ分だけ部材中に含まれる磁性金属粒子の充填率が低下して、部材の飽和磁化の低下、それによる透磁率の低下を招くおそれがある。   The oxide coating layer preferably has a thickness of 0.1 nm to 100 nm, more preferably 0.1 nm to 20 nm. When the thickness of the oxide coating layer is less than 0.1 nm, the oxidation resistance becomes insufficient and the core-shell type magnetic particles covered with the oxide coating layer are integrated to produce a desired member. , The eddy current loss is likely to occur, and the high frequency characteristics of the magnetic permeability may be deteriorated. On the other hand, when the thickness of the oxide coating layer exceeds 100 nm, the core-shell type magnetic particles covered with the oxide coating layer are integrated to produce a desired member. There is a possibility that the filling rate of the magnetic metal particles contained in the material will be reduced, resulting in a decrease in the saturation magnetization of the member and a decrease in the magnetic permeability.

磁性金属粒子は、カーボンおよび窒素がそれぞれ単独または共存して含まれることが望ましい。カーボンおよび窒素の少なくとも一方は、磁性金属と固溶することによって、コアシェル型磁性粒子の磁気異方性を大きくすることが可能になる。このような大きな磁気異方性を有するコアシェル型磁性粒子を含有する磁性体は、強磁性共鳴周波数を大きくする事ができ、高周波帯域で使用に適した材料となる。すなわち、高周波帯域での透磁率虚部(μ’’)を小さくする事ができるため、高周波帯域で使用するのに適する。   The magnetic metal particles preferably contain carbon and nitrogen, either alone or in combination. When at least one of carbon and nitrogen is dissolved in the magnetic metal, the magnetic anisotropy of the core-shell magnetic particles can be increased. A magnetic material containing such core-shell magnetic particles having a large magnetic anisotropy can increase the ferromagnetic resonance frequency, and is a material suitable for use in a high frequency band. That is, the imaginary part of magnetic permeability (μ ″) in the high frequency band can be reduced, and therefore, it is suitable for use in the high frequency band.

磁性金属粒子は、磁性金属の他に非磁性金属と、カーボンおよび窒素から選ばれる少なくとも1つの元素とを、それぞれ0.001原子%以上20原子%以下の量で含有することが好ましい。非磁性金属とカーボンおよび窒素から選ばれる少なくとも1つの元素との含有量が、それぞれ20原子%を超えると、磁性粒子の飽和磁化を低下させるおそれがある。また、それぞれ0.001原子%未満となると、磁気異方性、熱的安定性、耐酸化性を良好に保つ効果が得られなくなる恐れがあるからである。   The magnetic metal particles preferably contain a nonmagnetic metal and at least one element selected from carbon and nitrogen, in addition to the magnetic metal, in amounts of 0.001 atomic% to 20 atomic%, respectively. If the content of the nonmagnetic metal and at least one element selected from carbon and nitrogen exceeds 20 atomic%, the saturation magnetization of the magnetic particles may be reduced. Further, if it is less than 0.001 atomic%, there is a possibility that the effect of maintaining good magnetic anisotropy, thermal stability and oxidation resistance may not be obtained.

特に、磁性金属としてFeCo基合金、非磁性金属としてAlおよび上述の元素としてカーボン(C)を選択して含有する磁性金属粒子において、AlはFeCo基合金に対して0.001原子%以上5原子%以下、より好ましくは0.01原子%以上5原子%以下、カーボンはFeCo基合金に対して0.001原子%以上5原子%以下、より好ましくは0.01原子%以上5原子%以下の範囲で配合されることが望ましい。磁性金属がFeCo基合金で、Alとカーボンがそれぞれ0.001原子%以上5原子%以下の範囲で含む場合は、特に磁気異方性と飽和磁化を良好に保つことが可能となり、それによって、高周波化における透磁率を高くすることができる。   In particular, in magnetic metal particles containing a FeCo-based alloy as a magnetic metal, Al as a non-magnetic metal, and carbon (C) as the above-mentioned element, Al is 0.001 atomic% or more and 5 atoms relative to the FeCo-based alloy. % Or less, more preferably 0.01 atomic% or more and 5 atomic% or less, and carbon is 0.001 atomic% or more and 5 atomic% or less, more preferably 0.01 atomic% or more and 5 atomic% or less with respect to the FeCo-based alloy. It is desirable to blend in a range. When the magnetic metal is an FeCo-based alloy and Al and carbon are contained in the range of 0.001 atomic% to 5 atomic%, respectively, it becomes possible to maintain particularly good magnetic anisotropy and saturation magnetization, Magnetic permeability at higher frequencies can be increased.

磁性金属粒子に含まれる磁性金属、非磁性金属およびカーボン、窒素のような元素のうちの少なくとも2つは、互いに固溶していることが好ましい。固溶することによって、磁気異方性を効果的に向上することができるため、高周波磁気特性を向上することができる。また、コアシェル型磁性粒子の機械的特性を向上することができる。すなわち、固溶せずに磁性金属粒子の粒界や表面に偏析すると、磁気異方性や機械特性を効果的に向上させることが困難になる虞がある。   It is preferable that at least two of elements such as magnetic metal, nonmagnetic metal, carbon, and nitrogen contained in the magnetic metal particles are in solid solution with each other. By solid solution, magnetic anisotropy can be effectively improved, so that high-frequency magnetic characteristics can be improved. In addition, the mechanical properties of the core-shell magnetic particles can be improved. That is, if segregated at the grain boundaries or surfaces of the magnetic metal particles without being dissolved, it may be difficult to effectively improve the magnetic anisotropy and mechanical properties.

磁性金属粒子は、多結晶、単結晶のいずれの形態でもよいが、単結晶であることがより好ましい。単結晶の磁性金属粒子を含むコアシェル型磁性粒子を一体化させて磁性体にする際、磁化容易軸を揃えることが可能になって磁気異方性を制御することができため、多結晶の磁性金属粒子を含むコアシェル型磁性粒子を含有する磁性体に比べて高周波特性を向上させることができる。   The magnetic metal particles may be either polycrystalline or single crystal, but are more preferably single crystal. When core-shell magnetic particles containing single-crystal magnetic metal particles are integrated into a magnetic body, the easy axis of magnetization can be aligned and the magnetic anisotropy can be controlled. High frequency characteristics can be improved as compared with a magnetic material containing core-shell magnetic particles containing metal particles.

磁性金属粒子は、平均粒径が1nm以上1000nm以下、好ましくは1nm以上100nm以下、さらに好ましくは10nm以上50nm以下であることが望ましい。平均粒径を10nm未満にすると、超常磁性が生じて磁束量が低下するおそれがある。一方、平均粒径が1000nmを超えると、高周波領域で渦電流損が大きくなり、目的とする高周波領域での磁気特性が低下するおそれがある。   The magnetic metal particles preferably have an average particle size of 1 nm to 1000 nm, preferably 1 nm to 100 nm, and more preferably 10 nm to 50 nm. If the average particle size is less than 10 nm, superparamagnetism may occur and the amount of magnetic flux may decrease. On the other hand, if the average particle size exceeds 1000 nm, eddy current loss increases in the high frequency region, and the magnetic characteristics in the intended high frequency region may be degraded.

コアシェル型磁性粒子において、多磁区構造を持つ磁性金属粒子は単磁区構造を持つそれよりエネルギー的に安定になる。多磁区構造の磁性金属粒子を含むコアシェル型磁性粒子は単磁区構造の磁性金属粒子を有するそれに比べて透磁率の高周波特性が低下する。このようなことから、コアシェル型磁性粒子を高周波用磁性部材として使用する場合は、単磁区構造を有する磁性金属粒子として存在させることが好ましい。   In core-shell magnetic particles, magnetic metal particles having a multi-domain structure are more energetically stable than those having a single-domain structure. The core-shell type magnetic particles including magnetic metal particles having a multi-domain structure have lower permeability high frequency characteristics than those having magnetic domain particles having a single magnetic domain structure. For this reason, when the core-shell magnetic particles are used as a high-frequency magnetic member, it is preferable that the core-shell magnetic particles exist as magnetic metal particles having a single magnetic domain structure.

単磁区構造を保つ磁性金属粒子の限界粒径は、50nm程度以下であるため、その磁性金属粒子の平均粒径は50nm以下にすることが好ましい。以上の点から、磁性金属粒子は平均粒径が1nm以上1000nm以下、好ましくは1nm以上100nm以下、さらに好ましくは10nm以上50nm以下であることが望ましい。   Since the limit particle size of the magnetic metal particles that maintain the single magnetic domain structure is about 50 nm or less, the average particle size of the magnetic metal particles is preferably 50 nm or less. From the above points, it is desirable that the magnetic metal particles have an average particle diameter of 1 nm to 1000 nm, preferably 1 nm to 100 nm, and more preferably 10 nm to 50 nm.

磁性金属粒子は、球状でもよいが、大きいアスペクト比(例えば10以上)を持つ偏平状、棒状であることが好ましい。棒状には回転楕円体も含む。ここで、「アスペクト比」とは高さと直径の比(高さ/直径)を指す。球状の場合は、高さも直径と等しくなるためアスペクト比は1になる。偏平状粒子のアスペクト比は(直径/高さ)である。棒状のアスペクト比は(棒の長さ/棒の底面の直径)である。但し、回転楕円体のアスペクト比は(長軸/短軸)となる。アスペクト比を大きくすると、形状による磁気異方性を付与することができ、透磁率の高周波特性を向上させることができる。その上、コアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際に磁場によって容易に配向させることが可能になり、さらに透磁率の高周波特性を向上させることができる。また、アスペクト比を大きくすることによって、単磁区構造となる磁性金属粒子の限界粒径を大きくする、例えば50nmを超える粒径にする、ことができる。   The magnetic metal particles may be spherical, but are preferably flat or rod-shaped having a large aspect ratio (for example, 10 or more). The rod shape includes a spheroid. Here, “aspect ratio” refers to the ratio of height to diameter (height / diameter). In the case of a spherical shape, the aspect ratio is 1 because the height is also equal to the diameter. The aspect ratio of the flat particles is (diameter / height). The aspect ratio of the bar is (bar length / bar bottom diameter). However, the aspect ratio of the spheroid is (major axis / minor axis). When the aspect ratio is increased, magnetic anisotropy depending on the shape can be imparted, and the high frequency characteristics of the magnetic permeability can be improved. In addition, when a desired member is produced by integrating the core-shell magnetic particles, it can be easily oriented by a magnetic field, and the high-frequency characteristics of magnetic permeability can be improved. Further, by increasing the aspect ratio, it is possible to increase the critical particle diameter of magnetic metal particles having a single magnetic domain structure, for example, a particle diameter exceeding 50 nm.

球状の磁性金属粒子の場合には単磁区構造になる限界粒径が50nm程度である。アスペクト比の大きな偏平状の磁性金属粒子では限界粒径を大きくでき、透磁率の高周波特性は劣化しない。一般に粒径の大きな粒子の方が合成し易いため、製造上の観点からアスペクト比が大きい方が有利になる。さらに、アスペクト比を大きくすることによって、磁性金属粒子を有するコアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際、充填率を大きくすることができるため、部材の体積当たり、重量当たりの飽和磁化を大きくすることができ、結果として透磁率も大きくすることが可能となる。   In the case of a spherical magnetic metal particle, the critical particle size for forming a single domain structure is about 50 nm. The flat magnetic metal particles having a large aspect ratio can increase the critical particle size, and the high frequency characteristics of the magnetic permeability do not deteriorate. In general, particles having a larger particle size are easier to synthesize, and therefore, a larger aspect ratio is advantageous from the viewpoint of production. Furthermore, by increasing the aspect ratio, the core-shell type magnetic particles having magnetic metal particles can be integrated to produce a desired member, so that the filling rate can be increased. The magnetization can be increased, and as a result, the magnetic permeability can be increased.

磁性金属粒子の表面を被覆する酸化物被覆層は、磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つ含む酸化物からなる。この酸化物被覆層は、内部の磁性金属粒子の耐酸化性を向上させるのみならず、酸化物被覆層で覆われたコアシェル型磁性粒子を一体化して所望の部材を作製する際にそれらの磁性粒子同士を電気的に離し、部材の電気抵抗を高めることができる。部材の電気抵抗を高くすることによって、高周波における渦電流損失を抑制し、透磁率の高周波特性を向上することが可能になる。このため、酸化物被覆層は電気的に高抵抗であることが好ましく、例えば1mΩ・cm以上の抵抗値を有することが好ましい。   The oxide coating layer covering the surface of the magnetic metal particle is made of an oxide containing at least one nonmagnetic metal that is one of the constituent components of the magnetic metal particle. This oxide coating layer not only improves the oxidation resistance of the internal magnetic metal particles, but also integrates the core-shell magnetic particles covered with the oxide coating layer to produce the desired magnetic material. The particles can be electrically separated to increase the electrical resistance of the member. By increasing the electrical resistance of the member, it is possible to suppress eddy current loss at high frequencies and improve the high-frequency characteristics of magnetic permeability. For this reason, it is preferable that an oxide coating layer is electrically high resistance, for example, it is preferable to have a resistance value of 1 mΩ · cm or more.

以上説明した実施形態に係るコアシェル型磁性粒子において、Fe,Co,Niからなる群から選ばれる少なくとも1つを含む磁性金属と、非磁性金属と、カーボンおよび窒素から選ばれる少なくとも1つの元素とを含む磁性金属粒子は高い飽和磁化を有し、この磁性金属粒子の表面に被覆された磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つ含む酸化物からなる酸化物被覆層は高い絶縁性を有する。飽和磁化の高い磁性金属粒子の表面を絶縁性の高い酸化物被覆層で被覆することによって、高周波での損失の要因となる渦電流損失を抑制でき、かつ高い異方性磁界を有するコアシェル型磁性粒子を得ることができる。   In the core-shell magnetic particles according to the embodiment described above, a magnetic metal containing at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, a nonmagnetic metal, and at least one element selected from carbon and nitrogen The magnetic metal particle containing has a high saturation magnetization, and the oxide coating layer made of an oxide containing at least one nonmagnetic metal that is one of the components of the magnetic metal particle coated on the surface of the magnetic metal particle is High insulation. By covering the surface of magnetic metal particles with high saturation magnetization with a highly insulating oxide coating layer, eddy current loss that causes loss at high frequencies can be suppressed, and core-shell type magnetism with a high anisotropic magnetic field Particles can be obtained.

このようなコアシェル型磁性粒子を含有する磁性体は、100MHz〜GHzの範囲までの高周波域において透磁率、すなわち透磁率実部(μ′)および透磁率虚部(μ″)の制御を可能にした優れた磁気特性を示し、かつ長時間に亘って優れた磁気特性の熱的安定性を有する。具体的には、磁性体は強磁性共鳴損失以外の損失が殆どなく、高周波で高透磁率を有し、かつ強磁性共鳴周波数も数GHzに及ぶ。このため、強磁性共鳴周波数より低い周波数帯域では高い透磁率実部(μ′)、低い透磁率虚部(μ″)を示し、アンテナと有限地板の間の空間に挿入する高透磁率部品として有効に利用することができる。   Such a magnetic material containing core-shell magnetic particles can control the permeability, that is, the permeability real part (μ ′) and the permeability imaginary part (μ ″) in a high frequency range from 100 MHz to GHz. In particular, the magnetic material has almost no loss other than ferromagnetic resonance loss and has high magnetic permeability at high frequency. And has a ferromagnetic resonance frequency in the range of several GHz.Therefore, in the frequency band lower than the ferromagnetic resonance frequency, a high permeability real part (μ ′) and a low permeability imaginary part (μ ″) are exhibited. And can be effectively used as a high permeability component inserted in the space between the finite ground plane.

なお、磁性金属粒子の組成分析は、例えば以下の方法で行うことができる。例えばAlのような非磁性金属の分析は、ICP発光分析、TEM−EDX、XPS、SIMSなどの方法を挙げることができる。ICP発光分析によれば、弱酸などにより溶解した磁性金属粒子(コア)部分と、アルカリや強酸などにより溶解した残留物(酸化物シェル)、および粒子全体との分析結果を比較することにより、磁性金属粒子の組成を確認、すなわち磁性金属粒子中の非磁性金属の量を測定できる。また、TEM−EDXによれば磁性金属粒子(コア)とシェルにビームを絞ってEDXを照射し、半定量することにより、磁性金属粒子の大体の組成を確認できる。更に、XPSによれば磁性金属粒子を構成する各元素の結合状態を調べることもできる。例えばカーボンのような元素は、シェル部分に固溶することが困難であるため、磁性金属粒子であるコア側に固溶していると考え、ICP発光分析により磁性金属粒子全体の組成を分析することにより測定できる。このような磁性金属粒子の組成分析により前記磁性金属粒子中の微量のAlのような非磁性金属およびカーボンのような元素を測定することができる。   The composition analysis of magnetic metal particles can be performed, for example, by the following method. For example, the analysis of a nonmagnetic metal such as Al can include ICP emission analysis, TEM-EDX, XPS, SIMS and the like. According to the ICP emission analysis, the magnetic metal particle (core) portion dissolved by weak acid, the residue dissolved by alkali or strong acid (oxide shell), and the analysis result of the whole particle are compared. The composition of the metal particles can be confirmed, that is, the amount of nonmagnetic metal in the magnetic metal particles can be measured. In addition, according to TEM-EDX, the general composition of magnetic metal particles can be confirmed by squeezing the beam onto magnetic metal particles (core) and shell, irradiating EDX, and semi-quantifying. Furthermore, according to XPS, the bonding state of each element constituting the magnetic metal particle can be examined. For example, an element such as carbon is difficult to dissolve in the shell portion, so it is considered that the element is dissolved in the core, which is the magnetic metal particle, and the composition of the entire magnetic metal particle is analyzed by ICP emission analysis. Can be measured. By such a composition analysis of the magnetic metal particles, a trace amount of nonmagnetic metals such as Al and elements such as carbon can be measured in the magnetic metal particles.

また、本実施の形態のコアシェル型磁性粒子およびそれを用いた磁性体において、材料組織はSEM(Scanning Electron Microscopy)、TEM(Transmission Electron Microscopy)で、回折パターン(固溶の確認を含む)はTEM回折、XRD(X−ray Diffraction)で、構成元素の同定および定量分析はICP(Inductively coupled plasma)発光分析、蛍光X線分析、EPMA(Electron Probe Micro−Analysis)、EDX(Energy Dispersive X−ray Fluorescence Spectrometer)、SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)等で、それぞれ判別(分析)可能である。そして、磁性金属粒子の平均粒径は、TEM観察、SEM観察により、個々の粒子の最も長い対角線と最も短い対角線を平均したものをその粒子径とし、多数の粒子径の平均から求めることが可能である。   In addition, in the core-shell type magnetic particle and the magnetic body using the same according to the present embodiment, the material structure is SEM (Scanning Electron Microscopy), TEM (Transmission Electron Microscopy), and the diffraction pattern (including solid solution confirmation) is TEM. Diffraction, XRD (X-ray Diffraction), and identification and quantitative analysis of constituent elements are ICP (Inductively coupled plasma) emission analysis, X-ray fluorescence analysis, EPMA (Electron Probe Micro-Analysis), EDX (Energy X-ray energy analysis). Spectrometer), SIMS (Secondary Ion Mass Spe In Trometry) or the like, can be respectively discriminated (analysis). The average particle diameter of the magnetic metal particles can be obtained from the average of a large number of particle diameters by averaging the longest diagonal line and the shortest diagonal line of each particle by TEM observation and SEM observation. It is.

以下に、本実施の形態のコアシェル型磁性粒子及びそれを用いた磁性体の実験例を比較実験例と対比しながらより詳細に説明する。なお、以下の実験例および比較実験例での磁性金属粒子の平均結晶粒径の測定はTEM観察に基づいて行った。具体的には、TEM観察(写真)で写し出された個々の粒子の最も長い対角線と最も短い対角線を平均したものをその粒子径とし、その平均から求めた。写真は、単位面積10μm×10μmを3ヶ所以上とり平均値を求めた。また、微構造の組成分析はEDX分析に基づいて行った。   Hereinafter, an experimental example of the core-shell magnetic particles of the present embodiment and a magnetic body using the same will be described in more detail in comparison with a comparative experimental example. The average crystal grain size of the magnetic metal particles in the following experimental examples and comparative experimental examples was measured based on TEM observation. Specifically, an average of the longest diagonal line and the shortest diagonal line of each particle projected by TEM observation (photograph) was used as the particle diameter, and the average was obtained. In the photograph, three or more unit areas of 10 μm × 10 μm were taken and the average value was obtained. The composition analysis of the microstructure was performed based on EDX analysis.

(実験例1)
高周波誘導熱プラズマ装置のチャンバ内にプラズマ発生用ガスとしてアルゴンを40L/分で導入し、プラズマを発生させた。このチャンバ内のプラズマに原料である平均粒径
10μmのFe粉末と平均粒径3μmのAl粉末を重量比でFe:Alが20:1になるようにアルゴン(キャリアガス)と共に3L/分で噴射した。同時に、チャンバ内に炭素被覆の原料としてアセチレンガスをキャリアガスと共に導入し、FeAl合金粒子を炭素で被覆されたナノ粒子を得た。この炭素被覆FeAlナノ粒子を500mL/分の水素フロー下、650℃にて還元処理し、室温まで冷却した後、酸素を0.1体積%含むアルゴンの雰囲気中にて取り出して酸化することにより、コアシェル型磁性粒子を製造した。
(Experimental example 1)
Argon was introduced at 40 L / min as a plasma generating gas into the chamber of the high frequency induction thermal plasma apparatus to generate plasma. The plasma in this chamber is injected with raw material Fe powder with an average particle size of 10 μm and Al powder with an average particle size of 3 μm at 3 L / min together with argon (carrier gas) so that Fe: Al is 20: 1 by weight ratio. did. At the same time, acetylene gas was introduced into the chamber as a carbon coating material together with a carrier gas to obtain nanoparticles in which FeAl alloy particles were coated with carbon. The carbon-coated FeAl nanoparticles were reduced at 650 ° C. under a hydrogen flow of 500 mL / min, cooled to room temperature, and then taken out in an atmosphere of argon containing 0.1% by volume of oxygen to oxidize, Core-shell magnetic particles were produced.

得られたコアシェル型磁性粒子は、コアの磁性金属粒子の平均粒径が32nm、酸化物被覆層の厚さが4nmの構造を有していた。コアの磁性金属粒子は,Fe−Al−Cで構成され、組成比は原子比でFe:Al:C=81:3:7であった。酸化物被覆層はFe−Al−Oで構成されていた。このようなコアシェル型磁性粒子とポリビニルブチラール樹脂とを重量比で100:30の割合で混合し、厚膜化して磁性体とした。   The obtained core-shell type magnetic particles had a structure in which the average particle diameter of the core magnetic metal particles was 32 nm and the thickness of the oxide coating layer was 4 nm. The magnetic metal particle of the core was composed of Fe—Al—C, and the composition ratio was Fe: Al: C = 81: 3: 7 in atomic ratio. The oxide coating layer was composed of Fe—Al—O. Such core-shell type magnetic particles and polyvinyl butyral resin were mixed at a weight ratio of 100: 30 and thickened to obtain a magnetic material.

得られた磁性体の透磁率と誘電率を評価したところ、磁性体の透磁率実部は1GHzにおいて、2.2(透磁率虚部は0.022以下)で誘電率実部は3(誘電率虚部は0.03以下)であった。   When the magnetic permeability and dielectric constant of the obtained magnetic material were evaluated, the magnetic permeability real part of the magnetic material was 2.2 (permeability imaginary part is 0.022 or less) and the dielectric constant real part was 3 (dielectric) at 1 GHz. The imaginary part was 0.03 or less.

(実験例2)
高周波誘導熱プラズマ装置のチャンバ内にプラズマ発生用ガスとしてアルゴンを40L/分で導入し、プラズマを発生させた。このチャンバ内のプラズマに原料である平均粒径10μmのFe粉末と平均粒径10μmのCo粒子と、平均粒径3μmのAl粉末をFe:Co:Alが原子比で70:30:10になるようにアルゴン(キャリアガス)と共に3L/分で噴射した。同時に、チャンバ内に炭素被覆の原料としてアセチレンガスをキャリアガスと共に導入し、FeCoAl合金粒子を炭素で被覆されたナノ粒子を得た。この炭素被覆FeCoAlナノ粒子を500mL/分の水素フロー下、600℃にて還元処理し、室温まで冷却した後、酸素含有雰囲気中にて取り出して酸化することにより、コアシェル型磁性粒子を製造した。
(Experimental example 2)
Argon was introduced at 40 L / min as a plasma generating gas into the chamber of the high frequency induction thermal plasma apparatus to generate plasma. The plasma in this chamber is made of Fe powder having an average particle diameter of 10 μm, Co particles having an average particle diameter of 10 μm, and Al powder having an average particle diameter of 3 μm as Fe: Co: Al in an atomic ratio of 70:30:10. Injected with argon (carrier gas) at 3 L / min. At the same time, acetylene gas was introduced into the chamber as a carbon coating material together with a carrier gas to obtain nanoparticles in which FeCoAl alloy particles were coated with carbon. The carbon-coated FeCoAl nanoparticles were reduced at 600 ° C. under a hydrogen flow of 500 mL / min, cooled to room temperature, then taken out in an oxygen-containing atmosphere and oxidized to produce core-shell magnetic particles.

得られたコアシェル型磁性粒子は、コアの磁性金属粒子の平均粒径が18nm、酸化物被覆層の厚さが2.5nmの構造を有していた。コアの磁性金属粒子はFe−Co−Al−Cで構成され、組成比は原子比でFe:Co:Al:C=70:30:0.02:0.02であった。酸化物被覆層はFe−Co−Al−Oで構成されていた。このようなコアシェル型磁性粒子とポリビニルブチラール樹脂とを重量比で100:30の割合で混合し、厚膜化して磁性体とした。   The obtained core-shell type magnetic particles had a structure in which the average particle diameter of the core magnetic metal particles was 18 nm and the thickness of the oxide coating layer was 2.5 nm. The magnetic metal particles of the core were composed of Fe—Co—Al—C, and the composition ratio was Fe: Co: Al: C = 70: 30: 0.02: 0.02 in atomic ratio. The oxide coating layer was composed of Fe—Co—Al—O. Such core-shell type magnetic particles and polyvinyl butyral resin were mixed at a weight ratio of 100: 30 and thickened to obtain a magnetic material.

得られた磁性体の透磁率と誘電率を評価したところ、透磁率実部は1GHzにおいて、3(透磁率虚部は0.03以下)で誘電率実部は2.5(誘電率虚部は0.025以下)であった。   When the magnetic permeability and dielectric constant of the obtained magnetic material were evaluated, the magnetic permeability real part was 3 (permeability imaginary part is 0.03 or less) and the dielectric constant real part was 2.5 (dielectric constant imaginary part) at 1 GHz. 0.025 or less).

(比較実験例1)
高周波誘導熱プラズマ装置のチャンバ内のプラズマに原料である平均粒径10μmのFe粉末と平均粒径3μmのAl粉末を重量比でFe:Alが20:1になるようにアルゴン(キャリアガス)と共に3L/分で噴射し、炭素化処理のためのアセチレンガスを導入しない以外、実施例1と同様な方法でコアシェル型磁性粒子を製造した。
(Comparative Experimental Example 1)
The plasma in the chamber of the high-frequency induction thermal plasma apparatus is composed of Fe powder having an average particle diameter of 10 μm and Al powder having an average particle diameter of 3 μm as raw materials together with argon (carrier gas) so that Fe: Al is 20: 1 by weight. Core-shell type magnetic particles were produced in the same manner as in Example 1 except that injection was performed at 3 L / min and no acetylene gas for carbonization was introduced.

得られたコアシェル型磁性粒子は、コアの磁性金属粒子の平均粒径が40nm、酸化物被覆層の厚さが5nmの構造を有していた。コアの磁性金属粒子はFe−Alで構成され、酸化物被覆層はFe−Oで構成されていた。なお、コアの磁性金属粒子において、Alが偏析し、組成がばらついていた。このようなコアシェル型磁性粒子とポリビニルブチラール樹脂とを重量比で100:30の割合で混合し、厚膜化して磁性体とした。   The obtained core-shell magnetic particles had a structure in which the average particle diameter of the core magnetic metal particles was 40 nm and the thickness of the oxide coating layer was 5 nm. The core magnetic metal particles were composed of Fe—Al, and the oxide coating layer was composed of Fe—O. In the magnetic metal particles of the core, Al segregated and the composition varied. Such core-shell type magnetic particles and polyvinyl butyral resin were mixed at a weight ratio of 100: 30 and thickened to obtain a magnetic material.

得られた磁性体の透磁率と誘電率を評価したところ、透磁率は数百MHzから低下して1GHzでは約1にまで低下し、空気と変わらない透磁率であった。この低い磁気特性は、比較例1のコアシェル粒子では酸化物被覆層が材料の絶縁性を付与させるのに不十分であることに起因している。不十分な酸化物被覆層を有するコアシェル粒子では、個々の磁性金属粒子同士が電気的に繋がり、高周波において渦電流損失が発生し、結果として1GHz帯では透磁率は低下し、材料は磁性体として見えなくなってしまったと考えられる。
また、この磁性体は抵抗が小さく正確な誘電特性を評価する事が出来なかった。
When the magnetic permeability and dielectric constant of the obtained magnetic material were evaluated, the magnetic permeability decreased from several hundred MHz to about 1 at 1 GHz, and the magnetic permeability was the same as that of air. This low magnetic property is due to the fact that the oxide coating layer of the core-shell particles of Comparative Example 1 is insufficient to provide the insulating properties of the material. In the core-shell particles having an insufficient oxide coating layer, the individual magnetic metal particles are electrically connected to each other, and eddy current loss occurs at a high frequency. As a result, the permeability decreases in the 1 GHz band, and the material is a magnetic substance. It is thought that it has disappeared.
In addition, this magnetic material has a low resistance and could not be evaluated for accurate dielectric properties.

以上、上記実験例1乃至2の磁性体は、比較実験例1の磁性体に比べて優れた磁気特性及び誘電特性を有している事が分かった。   As described above, it has been found that the magnetic materials of Experimental Examples 1 and 2 have superior magnetic characteristics and dielectric properties as compared with the magnetic material of Comparative Experimental Example 1.

(第2の実施の形態)
本実施の形態のアンテナ装置は、アンテナが同軸線路を用いて給電される構造を有する以外は、第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
(Second Embodiment)
The antenna device of this embodiment is the same as that of the first embodiment except that the antenna has a structure in which power is supplied using a coaxial line. Accordingly, the description overlapping with the first embodiment is omitted.

図6は、本実施の形態のアンテナ装置の構成を示す断面図である。このアンテナ装置は、有限地板10と、有限地板10上方に設けられる矩形導体板12と、有限地板10上方に有限地板10と略平行に配置されるアンテナ14と、有限地板10とアンテナ14との間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体16とを有している。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the antenna device of the present embodiment. The antenna device includes a finite ground plane 10, a rectangular conductor plate 12 provided above the finite ground plane 10, an antenna 14 disposed substantially parallel to the finite ground plane 10 above the finite ground plane 10, and the finite ground plane 10 and the antenna 14. And a magnetic body 16 provided in at least a part of the space.

有限地板10と矩形導体板12は、ともに導電性の材料で形成されている。矩形導体板12は、その一辺が有限地板10に接続され、電気的に短絡した状態となっている。そして、この一辺と略平行な屈曲部18を備えている。また、アンテナ14は矩形導体板12上に設けられ、アンテナ14は、矩形導体板12が有限地板10に接する一辺に略垂直方向に延伸している。そしてアンテナ14の給電点22が矩形導体板12の先の一辺に対向する辺の近傍に位置している。図6では、アンテナ14はダイポールアンテナである。   Both the finite ground plane 10 and the rectangular conductor plate 12 are made of a conductive material. One side of the rectangular conductor plate 12 is connected to the finite ground plane 10 and is electrically short-circuited. And the bending part 18 substantially parallel to this one side is provided. The antenna 14 is provided on the rectangular conductor plate 12, and the antenna 14 extends in a substantially vertical direction on one side where the rectangular conductor plate 12 is in contact with the finite ground plane 10. The feeding point 22 of the antenna 14 is located in the vicinity of the side facing the one side of the rectangular conductor plate 12. In FIG. 6, the antenna 14 is a dipole antenna.

そして、さらに、このアンテナ装置は、同軸線路20を有している。この同軸線路20は、線状導体からなる内導体20aと、この内導体20aの側面を円筒状に囲む導体からなる外導体20bとから構成される。この内導体20aは給電点22に接続され、同軸線路20の外導体が給電点22の直下で有限地板10に短絡される。   Further, this antenna device has a coaxial line 20. The coaxial line 20 includes an inner conductor 20a made of a linear conductor and an outer conductor 20b made of a conductor that surrounds the side surface of the inner conductor 20a in a cylindrical shape. The inner conductor 20 a is connected to the feeding point 22, and the outer conductor of the coaxial line 20 is short-circuited to the finite ground plane 10 immediately below the feeding point 22.

以上の本実施の形態により、アンテナ装置が低姿勢でもインピーダンス整合を取ることができ、かつ、広帯域な特性を得ることができる。かつ、給電線である同軸線路20への漏洩電流が抑制できる。なぜなら、矩形導体板10がバランと呼ばれる平衡不平衡変換器の役割を果たすからである。よって、アンテナ整合とその広帯域特性と同時に、同軸線路20への漏洩電流を抑制することが可能である。   According to the above-described embodiment, impedance matching can be achieved even when the antenna device is in a low posture, and a wide band characteristic can be obtained. And the leakage current to the coaxial line 20 which is a feeder can be suppressed. This is because the rectangular conductor plate 10 serves as a balance-unbalance converter called a balun. Therefore, it is possible to suppress the leakage current to the coaxial line 20 at the same time as the antenna matching and the broadband characteristic.

(第3の実施の形態)
本実施の形態のアンテナ装置は、矩形導体板と、アンテナが略同一平面上に配置され、矩形導体板にアンテナを配置するための切り込み部があること以外は、第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
(Third embodiment)
The antenna device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that the rectangular conductor plate and the antenna are arranged on substantially the same plane and the rectangular conductor plate has a cut portion for arranging the antenna. It is. Accordingly, the description overlapping with the first embodiment is omitted.

図7は、本実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図に示すようにアンテナ14が、矩形導体板12の有限地板10に平行な部分と、略同一平面上に配置されている。そして、アンテナ14が矩形導体板12の有限地板10に平行な部分と同一面内に配置できるようにするために、アンテナ14との短絡を避けるように、矩形導体板12に切り込む部(ノッチ)24を有している。   FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the antenna device of the present embodiment. As shown in the figure, the antenna 14 is disposed on substantially the same plane as the portion of the rectangular conductor plate 12 parallel to the finite ground plane 10. And in order to be able to arrange | position the antenna 14 in the same plane as the part parallel to the finite ground plane 10 of the rectangular conductor board 12, the part (notch) cut into the rectangular conductor board 12 so that a short circuit with the antenna 14 may be avoided. 24.

以上の構成により、第1の実施の形態と同様に、低姿勢でのアンテナ整合およびその広帯域特性が得られると同時に、矩形導体板12およびアンテナ14を同一平面に構成することができる。よって、更なる低姿勢化および実装の容易化を実現できる。   With the above configuration, as in the first embodiment, antenna matching in a low posture and broadband characteristics thereof can be obtained, and at the same time, the rectangular conductor plate 12 and the antenna 14 can be configured on the same plane. Therefore, it is possible to further reduce the posture and facilitate mounting.

(第4の実施の形態)
本実施の形態のアンテナ装置は、有限地板と、この有限地板上方の磁性体と、磁性体上方の矩形導体板と、磁性体を貫通し、矩形導体板の一辺近傍を、有限地板と接続する導電体と、有限地板上方に有限地板と略平行に配置され、上記の一辺に略垂直方向に延伸し、給電点が矩形導体板の上記の一辺に対向する辺の近傍に位置するアンテナとを有している。なお、ここで上方とは、あくまで有限地板が下方にある場合を基準にして、その他の要素との位置関係を示すための表現であり、必ずしも、常に鉛直方向に対して、上方にあることを示す表現ではない。また、上方とは2つの要素が接している場合も包含する概念とする。本実施の形態は、屈曲部を有する矩形導体板にかえて、平板の矩形導体板とスルーホールを用いること以外は第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
(Fourth embodiment)
The antenna device of the present embodiment penetrates through a finite ground plane, a magnetic body above the finite ground plane, a rectangular conductor board above the magnetic body, and the magnetic body, and connects the vicinity of one side of the rectangular conductor plate to the finite ground plane. An electric conductor and an antenna disposed substantially parallel to the finite ground plane above the finite ground plane, extending in a substantially vertical direction to the one side, and having a feeding point located in the vicinity of the side facing the one side of the rectangular conductor plate Have. Here, the upper direction is an expression for showing the positional relationship with other elements based on the case where the finite ground plane is below, and is always above the vertical direction. It is not a representation. Further, the term “above” includes a case where two elements are in contact with each other. This embodiment is the same as the first embodiment except that a rectangular conductor plate and a through hole are used instead of the rectangular conductor plate having a bent portion. Accordingly, the description overlapping with the first embodiment is omitted.

図8は、本実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。このアンテナ装置は、有限地板10と、この有限地板10上方の磁性体16と、磁性体16上方の平板上の矩形導体板12とを備えている。そして、磁性体16を貫通し、矩形導体板12の一辺近傍を、有限地板10と物理的及び電気的に接続する複数の導電体を備えている。この導電体は矩形導体板12および磁性体16にホールを開孔した後、メッキにより電気的な導通をとったスルーホール30である。さらに、有限地板10上方に有限地板10と略平行に配置され、スルーホール30が設けられる矩形導体板12の一辺に略垂直方向に延伸するアンテナ14とを有している。このアンテナ装置の給電点22は、矩形導体板12の上記の一辺に対向する他辺、すなわち、矩形導体板12がスルーホール30によって有限地板10に短絡させる辺からもっとも遠い辺の近傍に位置する。   FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of the antenna device of the present embodiment. This antenna device includes a finite ground plane 10, a magnetic body 16 above the finite ground plane 10, and a rectangular conductor plate 12 on a flat plate above the magnetic body 16. A plurality of conductors that penetrate the magnetic body 16 and physically and electrically connect the vicinity of one side of the rectangular conductor plate 12 to the finite ground plane 10 are provided. This conductor is a through hole 30 in which holes are formed in the rectangular conductor plate 12 and the magnetic body 16 and then electrically connected by plating. In addition, the antenna 14 is disposed above the finite ground plane 10 so as to be substantially parallel to the finite ground plane 10 and extends in a substantially vertical direction to one side of the rectangular conductor plate 12 in which the through hole 30 is provided. The feeding point 22 of the antenna device is located on the other side of the rectangular conductor plate 12 facing the one side, that is, in the vicinity of the side farthest from the side where the rectangular conductor plate 12 is short-circuited to the finite ground plane 10 by the through hole 30. .

ここで、スルーホール30が矩形導体板12の一辺近傍にあるとは、少なくともこの一辺に対向する他辺からスルーホール30までの距離までの距離よりも、この一辺からスルーホール30までの距離が近いことをいう。   Here, the fact that the through hole 30 is in the vicinity of one side of the rectangular conductor plate 12 means that the distance from one side to the through hole 30 is more than the distance from the other side facing the one side to the through hole 30. Say close.

図8のアンテナ装置の矩形導体板12とスルーホール30を合わせた構造は、電気的には第1の実施の形態における屈曲部を有する矩形導体板12と同一である。また、本実施の形態において磁性体16は、波長短縮によるアンテナ装置の小型化、広帯域化を実現するともに、機械的な構造支持部材としても機能する。磁性体16は、磁性体単独であっても良いし、磁性体層と非磁性誘電体層との積層型磁性体であってもよい。積層型の構造とする場合には、磁性体層の屈折率と非磁性誘電体層の屈折率が略同一となる組み合わせを選択することが、不要な電波反射を抑制できるため望ましい。   The combined structure of the rectangular conductor plate 12 and the through hole 30 of the antenna device of FIG. 8 is electrically the same as the rectangular conductor plate 12 having a bent portion in the first embodiment. Further, in the present embodiment, the magnetic body 16 realizes miniaturization and widening of the antenna device by shortening the wavelength, and also functions as a mechanical structure support member. The magnetic body 16 may be a magnetic body alone or may be a laminated magnetic body of a magnetic layer and a nonmagnetic dielectric layer. In the case of a stacked structure, it is desirable to select a combination in which the refractive index of the magnetic layer and the refractive index of the nonmagnetic dielectric layer are substantially the same because unnecessary radio wave reflection can be suppressed.

以上の構成により、本実施の形態のアンテナ装置では、第1の実施の形態同様に、低姿勢化を含む小型化した場合でもインピーダンス整合を取ることができ、かつ、広帯域な特性を得ることができる。また、スルーホールで矩形導体板と有限地板とを接続させることで、従来から一般的でありかつ安価なプリント基板加工技術を用いて、第一の実施形態と電気的に同等な構成を実現できる、という利点もある。   With the above configuration, in the antenna device of the present embodiment, as in the first embodiment, impedance matching can be achieved even when the antenna device is downsized including a low profile, and broadband characteristics can be obtained. it can. Further, by connecting the rectangular conductor plate and the finite ground plane through the through hole, a configuration that is electrically equivalent to that of the first embodiment can be realized by using a conventional and inexpensive printed circuit board processing technique. There is also an advantage that.

(第5の実施の形態)
本実施の形態のアンテナ装置は、第4の実施の形態において、磁性体が、有限地板と矩形導体板との間の第1の磁性体層と、矩形導体板上方の、第2の磁性体層とで構成されている。そして、この第2の磁性体層上方にアンテナが設けられている。また、アンテナはストリップ線路として形成される。これらの点以外は、第4に実施の形態と基本的に同様であるので、第4の実施の形態と重複する内容については、記載を省略する。
(Fifth embodiment)
In the antenna device according to the present embodiment, in the fourth embodiment, the magnetic body includes a first magnetic body layer between the finite ground plane and the rectangular conductor plate, and a second magnetic body above the rectangular conductor plate. It consists of layers. An antenna is provided above the second magnetic layer. The antenna is formed as a strip line. Except for these points, the fourth embodiment is basically the same as the fourth embodiment, so that the description overlapping with the fourth embodiment is omitted.

図9は、本実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。本実施の形態において、磁性体は、有限地板10と矩形導体板12との間の第1の磁性体層16aと、矩形導体板12とアンテナ14との間の第2の磁性体層16bとの2層構造となっている。第1の磁性体層16aおよび第2の磁性体層16bは、磁性体単独であっても良いし、磁性体層と非磁性誘電体層との積層型磁性体であってもよい。積層型の構造とする場合には、磁性体層の屈折率と非磁性誘電体層の屈折率が略同一となる組み合わせを選択することが、不要な電波反射を抑制できるため望ましいことは、第4の実施の形態と同様である。   FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of the antenna device of the present embodiment. In the present embodiment, the magnetic body includes a first magnetic layer 16a between the finite ground plane 10 and the rectangular conductor plate 12, and a second magnetic layer 16b between the rectangular conductor plate 12 and the antenna 14. It has a two-layer structure. The first magnetic layer 16a and the second magnetic layer 16b may be a magnetic material alone, or may be a laminated magnetic material of a magnetic material layer and a nonmagnetic dielectric layer. In the case of a laminated structure, it is desirable to select a combination in which the refractive index of the magnetic layer and the refractive index of the nonmagnetic dielectric layer are substantially the same because unnecessary radio wave reflection can be suppressed. This is the same as the fourth embodiment.

アンテナ14は、第2の磁性体層16b上にストリップ線路として形成されている。また、第1の磁性体層16aと第2の磁性体層16bとの間に設けられる矩形導体板12は、一般的な多層基板加工技術で形成することが可能である。   The antenna 14 is formed as a strip line on the second magnetic layer 16b. The rectangular conductor plate 12 provided between the first magnetic layer 16a and the second magnetic layer 16b can be formed by a general multilayer substrate processing technique.

以上の構成により、本実施の形態のアンテナ装置では、第4の実施の形態同様に、低姿勢化を含む小型化した場合でもインピーダンス整合を取ることができ、かつ、広帯域な特性を得ることができる。さらに、アンテナ14を第2の磁性体層16b上にストリップ線路として形成することにより、アンテナ装置を簡易かつ安価で製造することが可能となる。   With the above configuration, in the antenna device of the present embodiment, as in the fourth embodiment, impedance matching can be achieved even when the antenna device is downsized including low profile, and a wideband characteristic can be obtained. it can. Further, by forming the antenna 14 as a strip line on the second magnetic layer 16b, the antenna device can be manufactured easily and inexpensively.

また、ここでは、2層構造の磁性体による構造でアンテナをストリップ線路とする場合について記載した。第3の実施の形態と同様に矩形導体板12に切り込み部(ノッチ)を設けて、第1の磁性体層16a上に、ストリップ線路としてアンテナ14を設けることで、磁性体を1層化すれば、一層のアンテナ装置の小型化を図ることが可能となる。   Further, here, the case where the antenna is a strip line with a structure of a magnetic material having a two-layer structure is described. Similarly to the third embodiment, the rectangular conductor plate 12 is provided with a cut portion (notch), and the antenna 14 is provided as a strip line on the first magnetic layer 16a, so that the magnetic body is made into one layer. Accordingly, it is possible to further reduce the size of the antenna device.

(第6の実施の形態)
本実施の形態のアンテナ装置は、有限地板と、この有限地板上方に設けられ、一端が有限地板の所定の直線上で接続され、略直角に屈曲し、先の直線と略平行な屈曲部を備え、他端が先の直線と略平行な櫛型線状導体と、有限地板上方に有限地板と略平行に配置され、先の直線に略垂直方向に延伸し、給電点が櫛型線状導体の他端近傍に位置するアンテナと、有限地板とアンテナとの間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体とを有する。
(Sixth embodiment)
The antenna device according to the present embodiment is provided with a finite ground plane and an upper portion of the finite ground plane, one end of which is connected on a predetermined straight line of the finite ground plane, bends at a substantially right angle, and has a bent portion substantially parallel to the previous straight line. Provided, the other end is disposed substantially parallel to the finite ground plane above the finite ground plane, extending in a direction substantially perpendicular to the previous straight line, and the feeding point is a comb-shaped linear shape. An antenna located near the other end of the conductor, and a magnetic body provided in at least a part of the space between the finite ground plane and the antenna.

本実施の形態のアンテナ装置は、第1の実施の形態の屈曲部を有する矩形導体板にかえて、屈曲部を有する櫛型線状導体を用いること以外は第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。   The antenna device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that a comb-shaped linear conductor having a bent portion is used instead of the rectangular conductor plate having the bent portion of the first embodiment. is there. Accordingly, the description overlapping with the first embodiment is omitted.

図10は、本実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図に示すように、本実施の形態のアンテナ装置は、有限地板10と、この有限地板10の上方に設けられる櫛型線状導体12と、アンテナ14とを備えている。そして、有限地板10とアンテナ14との間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体16とを有する。   FIG. 10 is a perspective view showing the configuration of the antenna device of the present embodiment. As shown in the figure, the antenna device of the present embodiment includes a finite ground plane 10, a comb-shaped linear conductor 12 provided above the finite ground plane 10, and an antenna 14. And it has the magnetic body 16 provided in the at least one part space between the finite ground plane 10 and the antenna 14. FIG.

ここで、櫛型線状導体12とは、複数の線状導体を一端で互いに接続した形状、所謂、髪を梳くための櫛の形状をした線状導体である。そして、櫛型を呈する一端が有限地板10の所定の直線上で有限地板10に物理的および電気的に接続されている。そして、この櫛型線状導体12は、略直角に屈曲し、先の直線と略平行な屈曲部18を備えている。さらに、この櫛型線状導体12は、他端、すなわち、有限地板10と接続されておらず、複数の線状導体が互いに接続されている端部が、先の直線および屈曲部18と略平行な形状を有している。また、アンテナ14は、先の直線に略垂直方向に延伸し、その給電点22が櫛型線状導体12の他端近傍に位置している。   Here, the comb-shaped linear conductor 12 is a linear conductor having a shape in which a plurality of linear conductors are connected to each other at one end, that is, a comb shape for combing hair. One end having a comb shape is physically and electrically connected to the finite ground plane 10 on a predetermined straight line of the finite ground plane 10. The comb-shaped linear conductor 12 includes a bent portion 18 that is bent substantially at a right angle and substantially parallel to the previous straight line. Further, the comb-shaped linear conductor 12 is not connected to the other end, that is, the finite ground plane 10, and the end where the plurality of linear conductors are connected to each other is substantially the same as the straight line and the bent portion 18. It has a parallel shape. The antenna 14 extends in a direction substantially perpendicular to the previous straight line, and the feeding point 22 is located near the other end of the comb-shaped linear conductor 12.

以上の構成により、第1の実施の形態と同様に、低姿勢でのアンテナ整合およびその広帯域特性が得られる。さらに、アンテナ整合が取れる周波数を一層低くすることが可能である。この理由は、本実施の形態の構造によれば、櫛の平行した線状導体間の隙間が、櫛型線状導体12と有限地板10の間を伝播する電磁波の電界の僅かな染み出しを許容する。しかし、その隙間の長手方向の長さが電磁波の半波長より短いために電磁波の放射は生じない。したがって、導体の長さが同一であっても、第1の実施の形態における矩形導体板の下の電磁波の伝搬波長よりも、櫛型線状導体12の下の電磁波の伝搬波長のほうを長くすることできるためである。   With the above configuration, antenna matching in a low posture and its wideband characteristics can be obtained as in the first embodiment. Furthermore, it is possible to further reduce the frequency at which antenna matching can be achieved. The reason for this is that according to the structure of the present embodiment, the gap between the parallel conductors of the combs causes slight leakage of the electric field of the electromagnetic wave propagating between the comb-shaped linear conductor 12 and the finite ground plane 10. Allow. However, since the length of the gap in the longitudinal direction is shorter than the half wavelength of the electromagnetic wave, no electromagnetic wave is emitted. Therefore, even if the length of the conductor is the same, the propagation wavelength of the electromagnetic wave under the comb-shaped linear conductor 12 is longer than the propagation wavelength of the electromagnetic wave under the rectangular conductor plate in the first embodiment. It is because it can do.

(第7の実施の形態)
本実施の形態のアンテナ装置は、櫛型線状導体が、屈曲部を挟んで有限地板に略垂直な線状部分と、有限地板に略平行な線状部分を有し、略平行な線状部分が、メアンダ状であること以外は、第6の実施の形態と同様である。したがって、第6の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
(Seventh embodiment)
In the antenna device according to the present embodiment, the comb-shaped linear conductor has a linear portion that is substantially perpendicular to the finite ground plane and a linear portion that is substantially parallel to the finite ground plane with the bent portion interposed therebetween. The part is the same as in the sixth embodiment except that the part has a meander shape. Therefore, the description overlapping with the sixth embodiment is omitted.

図11は、本実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図に示すように、本実施の形態のアンテナ装置は、図10のアンテナ装置同様、櫛型線状導体12を有している。そして、この櫛型線状導体12は、屈曲部18を挟んで、有限地板10に接続される側の有限地板10に略垂直な線状部分と、有限地板10に略平行な線状部分を有している。そして、この有限地板10に略平行な線状部分が、メアンダ状を呈している。   FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of the antenna device of the present embodiment. As shown in the figure, the antenna device of the present embodiment has comb-shaped linear conductors 12 as in the antenna device of FIG. The comb-shaped linear conductor 12 includes a linear portion substantially perpendicular to the finite ground plane 10 on the side connected to the finite ground plane 10 and a linear portion substantially parallel to the finite ground plane 10 with the bent portion 18 interposed therebetween. Have. A linear portion substantially parallel to the finite ground plane 10 has a meander shape.

以上の構成により、第7の実施の形態と同様に、低姿勢でのアンテナ整合およびその広帯域特性が得られる。さらに、アンテナ整合が取れる周波数を一層低くすることが可能である。この理由は、本実施の形態の構造によれば、メアンダ状の櫛型線状導体12の下の電磁波伝搬が、メアンダ状の櫛型線状導体12を流れる電流の影響を受け、電流による低周波化の効果が起きるためである。   With the above configuration, antenna matching in a low posture and its wideband characteristics can be obtained as in the seventh embodiment. Furthermore, it is possible to further reduce the frequency at which antenna matching can be achieved. This is because, according to the structure of the present embodiment, the electromagnetic wave propagation under the meandering comb-shaped linear conductor 12 is affected by the current flowing through the meander-shaped comb-shaped linear conductor 12, and is reduced by the current. This is because the frequency effect occurs.

ここで、櫛型線状導体12と、アンテナ14を略同一平面上に配置し、櫛型線状導体12にアンテナ14を配置するための切り込み部を設けて、更なる小型化を図ることも可能である。   Here, the comb-shaped linear conductor 12 and the antenna 14 may be arranged on substantially the same plane, and a cut portion for arranging the antenna 14 may be provided in the comb-shaped linear conductor 12 to further reduce the size. Is possible.

(第8の実施の形態)
本実施の形態のアンテナ装置は、矩形導体板の、有限地板に接続される一辺に垂直な辺に、複数のノッチが設けられていること以外は、第1の実施の形態と同様である。したがって、第1の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
(Eighth embodiment)
The antenna device of this embodiment is the same as that of the first embodiment except that a plurality of notches are provided on a side of a rectangular conductor plate that is perpendicular to one side connected to a finite ground plane. Accordingly, the description overlapping with the first embodiment is omitted.

図12は、本実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図1のアンテナ装置とは異なり、矩形導体板12の、有限地板10に接続される一辺に対して垂直な辺に、複数のノッチ32が設けられている。   FIG. 12 is a perspective view showing the configuration of the antenna device of the present embodiment. Unlike the antenna device of FIG. 1, a plurality of notches 32 are provided on a side of the rectangular conductor plate 12 perpendicular to one side connected to the finite ground plane 10.

以上の構成により、第1の実施の形態と同様に、低姿勢でのアンテナ整合およびその広帯域特性が得られる。さらに、アンテナ整合が取れる周波数を一層低くすることが可能である。この理由は、本実施の形態の構造によれば、ノッチ付き矩形導体板12の下の電磁波の伝搬がノッチ付き矩形導体板12上を流れる電流の影響を受け、この電流による低周波化の効果が起きるためである。   With the above configuration, antenna matching in a low posture and its wideband characteristics can be obtained as in the first embodiment. Furthermore, it is possible to further reduce the frequency at which antenna matching can be achieved. This is because, according to the structure of the present embodiment, the propagation of electromagnetic waves under the notched rectangular conductor plate 12 is affected by the current flowing on the notched rectangular conductor plate 12, and the effect of lowering the frequency due to this current is obtained. This is because it happens.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、アンテナ装置等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされるアンテナ装置等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. The above embodiment is merely given as an example, and does not limit the present invention. In the description of the embodiment, the description of the antenna device etc. that is not directly required for the explanation of the present invention is omitted, but the elements related to the required antenna device etc. are appropriately selected and used. be able to.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのアンテナ装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。   In addition, all antenna devices that include the elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention. The scope of the present invention is defined by the appended claims and equivalents thereof.

第1の実施の形態のアンテナ装置の構成図である。It is a block diagram of the antenna apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態のアンテナ装置の第1の変形例の構成図である。It is a block diagram of the 1st modification of the antenna device of 1st Embodiment. 第1の実施形態のアンテナ装置の第2の変形例の構成図である。It is a block diagram of the 2nd modification of the antenna device of 1st Embodiment. 第1の実施の形態のアンテナ装置の動作原理の説明図である。It is explanatory drawing of the principle of operation of the antenna device of 1st Embodiment. 第1の実施の形態でモノポールアンテナを用いた場合のアンテナ装置の断面図である。It is sectional drawing of the antenna apparatus at the time of using a monopole antenna in 1st Embodiment. 第2の実施の形態のアンテナ装置の構成図を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the block diagram of the antenna apparatus of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna device of 3rd Embodiment. 第4の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna device of 4th Embodiment. 第5の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna device of 5th Embodiment. 第6の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna device of 6th Embodiment. 第7の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna apparatus of 7th Embodiment. 第8の実施の形態のアンテナ装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna apparatus of 8th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 有限地板
12 矩形導体板、櫛型線状導体
14 アンテナ
16 磁性体
16a 第1の磁性体層
16b 第2の磁性体層
18 屈曲部
20 同軸線路
22 給電点
24 切り込み部(ノッチ)
30 スルーホール
32 切り込み部(ノッチ)


10 finite ground plane 12 rectangular conductor plate, comb-shaped linear conductor 14 antenna 16 magnetic body 16a first magnetic body layer 16b second magnetic body layer 18 bent portion 20 coaxial line 22 feeding point 24 notch (notch)
30 through hole 32 notch


Claims (17)

有限地板と、
前記有限地板上方に設けられ、一辺が前記有限地板に接続され、前記一辺と略平行な屈曲部を備える矩形導体板と、
前記有限地板上方に前記有限地板と略平行に配置され、前記一辺に略垂直方向に延伸し、給電点が前記矩形導体板の前記一辺に対向する他辺の近傍に位置するアンテナと、
前記有限地板と前記アンテナとの間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体と、
を有し、
前記磁性体が、
Fe,Co,Niからなる群から選ばれる少なくとも1つを含む磁性金属と、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrからなる群から選ばれる少なくとも1つの非磁性金属と、カーボン(C)および窒素(N)から選ばれる少なくとも1つの元素と、を含む磁性金属粒子と、前記磁性金属粒子の表面に被覆され、前記磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つを含む酸化物からなる酸化物被覆層とを含むコアシェル型磁性粒子と、
空隙を備え、前記コアシェル型磁性粒子が分散された樹脂もしくは無機材料の絶縁性材料と、
を有することを特徴とするアンテナ装置。
With a finite ground plane,
A rectangular conductor plate provided above the finite ground plane, having one side connected to the finite ground plane and having a bent portion substantially parallel to the one side;
An antenna which is disposed substantially parallel to the finite ground plane above the finite ground plane, extends in a direction substantially perpendicular to the one side, and a feeding point is located in the vicinity of the other side facing the one side of the rectangular conductor plate;
A magnetic body provided in at least a part of the space between the finite ground plane and the antenna;
I have a,
The magnetic body is
Magnetic metal containing at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, and selected from the group consisting of Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr Magnetic metal particles containing at least one non-magnetic metal and at least one element selected from carbon (C) and nitrogen (N), and a component of the magnetic metal particles coated on the surface of the magnetic metal particles Core-shell magnetic particles comprising an oxide coating layer made of an oxide containing at least one nonmagnetic metal that is one of the following:
Insulating material of resin or inorganic material provided with voids, in which the core-shell magnetic particles are dispersed;
Antenna apparatus characterized by have a.
有限地板と、
前記有限地板上方の磁性体と、
前記磁性体上方の矩形導体板と、
前記磁性体を貫通し、前記矩形導体板の一辺近傍を、前記有限地板と接続する導電体と、
前記有限地板上方に前記有限地板と略平行に配置され、前記一辺に略垂直方向に延伸し、給電点が前記矩形導体板の前記一辺に対向する他辺の近傍に位置するアンテナと、
を有し、
前記磁性体が、
Fe,Co,Niからなる群から選ばれる少なくとも1つを含む磁性金属と、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrからなる群から選ばれる少なくとも1つの非磁性金属と、カーボン(C)および窒素(N)から選ばれる少なくとも1つの元素と、を含む磁性金属粒子と、前記磁性金属粒子の表面に被覆され、前記磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つを含む酸化物からなる酸化物被覆層とを含むコアシェル型磁性粒子と、
空隙を備え、前記コアシェル型磁性粒子が分散された樹脂もしくは無機材料の絶縁性材料と、
を有することを特徴とするアンテナ装置。
With a finite ground plane,
A magnetic body above the finite ground plane;
A rectangular conductor plate above the magnetic body;
A conductor that penetrates the magnetic body and connects one side of the rectangular conductor plate to the finite ground plane; and
An antenna which is disposed substantially parallel to the finite ground plane above the finite ground plane, extends in a direction substantially perpendicular to the one side, and a feeding point is located in the vicinity of the other side facing the one side of the rectangular conductor plate;
I have a,
The magnetic body is
Magnetic metal containing at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, and selected from the group consisting of Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr Magnetic metal particles containing at least one non-magnetic metal and at least one element selected from carbon (C) and nitrogen (N), and a component of the magnetic metal particles coated on the surface of the magnetic metal particles Core-shell magnetic particles comprising an oxide coating layer made of an oxide containing at least one nonmagnetic metal that is one of the following:
Insulating material of resin or inorganic material provided with voids, in which the core-shell magnetic particles are dispersed;
Antenna apparatus characterized by have a.
有限地板と、
前記有限地板上方に設けられ、一端が前記有限地板の所定の直線上で接続され、略直角に屈曲し、前記直線と略平行な屈曲部を備え、他端が前記直線と略平行な櫛型線状導体と、
前記有限地板上方に前記有限地板と略平行に配置され、前記直線に略垂直方向に延伸し、給電点が前記櫛型線状導体の前記他端近傍に位置するアンテナと、
前記有限地板と前記アンテナとの間の少なくとも一部の空間に設けられる磁性体と、
を有し、
前記磁性体が、
Fe,Co,Niからなる群から選ばれる少なくとも1つを含む磁性金属と、Mg,Al,Si,Ca,Zr,Ti,Hf,Zn,Mn,希土類元素、BaおよびSrからなる群から選ばれる少なくとも1つの非磁性金属と、カーボン(C)および窒素(N)から選ばれる少なくとも1つの元素と、を含む磁性金属粒子と、前記磁性金属粒子の表面に被覆され、前記磁性金属粒子の構成成分の1つである非磁性金属を少なくとも1つを含む酸化物からなる酸化物被覆層とを含むコアシェル型磁性粒子と、
空隙を備え、前記コアシェル型磁性粒子が分散された樹脂もしくは無機材料の絶縁性材料と、
を有することを特徴とするアンテナ装置。
With a finite ground plane,
A comb shape provided above the finite ground plane, having one end connected on a predetermined straight line of the finite ground plane, bent at a substantially right angle, provided with a bent portion substantially parallel to the straight line, and the other end substantially parallel to the straight line A linear conductor;
An antenna that is disposed substantially parallel to the finite ground plane above the finite ground plane, extends in a direction substantially perpendicular to the straight line, and a feeding point is located near the other end of the comb-shaped linear conductor;
A magnetic body provided in at least a part of the space between the finite ground plane and the antenna;
I have a,
The magnetic body is
Magnetic metal containing at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, and selected from the group consisting of Mg, Al, Si, Ca, Zr, Ti, Hf, Zn, Mn, rare earth elements, Ba and Sr Magnetic metal particles containing at least one non-magnetic metal and at least one element selected from carbon (C) and nitrogen (N), and a component of the magnetic metal particles coated on the surface of the magnetic metal particles Core-shell magnetic particles comprising an oxide coating layer made of an oxide containing at least one nonmagnetic metal that is one of the following:
Insulating material of resin or inorganic material provided with voids, in which the core-shell magnetic particles are dispersed;
Antenna apparatus characterized by have a.
さらに、同軸線路を有し、前記同軸線路が前記給電点に接続され、前記同軸線路の外導体が前記給電点の直下で前記有限地板に接続されることを特徴とする請求項1ないし請求項いずれか一項に記載のアンテナ装置。 The coaxial line is further connected to the feeding point, and the outer conductor of the coaxial line is connected to the finite ground plane immediately below the feeding point. 4. The antenna device according to any one of 3 . 前記矩形導体板と、前記アンテナが略同一平面上に配置され、前記矩形導体板に前記アンテナを配置するための切り込み部があることを特徴とする請求項1または請求項2記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1 or 2, wherein the rectangular conductor plate and the antenna are arranged on substantially the same plane, and the rectangular conductor plate has a cut portion for arranging the antenna. 前記磁性体が、前記有限地板と前記矩形導体板との間の第1の磁性体層と、
前記矩形導体板上方の、第2の磁性体層とで構成され、
前記第2の磁性体層上方に前記アンテナが設けられていることを特徴とする請求項2記載のアンテナ装置。
The magnetic body is a first magnetic layer between the finite ground plane and the rectangular conductor plate;
It is composed of a second magnetic layer above the rectangular conductor plate,
The antenna device according to claim 2, wherein the antenna is provided above the second magnetic layer.
前記矩形導体板の前記一辺に垂直な辺に、複数のノッチが設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2記載のアンテナ装置   The antenna device according to claim 1, wherein a plurality of notches are provided on a side perpendicular to the one side of the rectangular conductor plate. 前記櫛型線状導体は、前記屈曲部を挟んで前記有限地板に略垂直な線状部分と、前記有限地板に略平行な線状部分を有し、
前記略平行な線状部分が、メアンダ状であることを特徴とする請求項3記載のアンテナ装置。
The comb-shaped linear conductor has a linear portion substantially perpendicular to the finite ground plane across the bent portion, and a linear portion substantially parallel to the finite ground plane,
4. The antenna device according to claim 3, wherein the substantially parallel linear portions are meandered.
前記櫛型線状導体と、前記アンテナが略同一平面上に配置され、前記櫛型線状導体に前記アンテナを配置するための切り込み部があることを特徴とする請求項3記載のアンテナ装置。   4. The antenna device according to claim 3, wherein the comb-shaped linear conductor and the antenna are arranged on substantially the same plane, and the comb-shaped linear conductor has a cut portion for arranging the antenna. さらに、前記有限地板と前記アンテナ間の前記磁性体で占められる空間以外の空間を占有する誘電体を有し、
前記誘電体と前記磁性体の屈折率が、略同一であることを特徴とする請求項1ないし請求項3記載のアンテナ装置。
Furthermore, having a dielectric that occupies a space other than the space occupied by the magnetic body between the finite ground plane and the antenna,
4. The antenna device according to claim 1, wherein the dielectric body and the magnetic body have substantially the same refractive index.
前記磁性金属粒子は、0.001原子%以上20原子%以下の前記非磁性金属および0.001原子%以上20原子%以下の前記元素を含有することを特徴とする請求項1ないし請求項3いずれか一項記載のアンテナ装置。 The magnetic metal particles, according to claim 1 to claim 3, characterized in that it contains the non-magnetic metal and 0.001 atomic% to 20 atomic% or less of the element 20 at% 0.001 atomic% or more The antenna device according to any one of claims. 前記磁性金属粒子がFeCoと、Alと、カーボンとを含み、
前記酸化物被覆層がAlを含み、
前記FeCo中にCoが10原子%以上50原子%以下含まれ、かつ、前記Alが前記FeCoに対して0.001原子%以上5原子%以下、前記カーボンが前記FeCoに対して0.001原子%以上5原子%以下配合されることを特徴とする請求項1ないし請求項3いずれか一項記載のアンテナ装置。
The magnetic metal particles include FeCo, Al, and carbon;
The oxide coating layer includes Al;
The FeCo contains Co at 10 atomic% to 50 atomic%, Al is 0.001 atomic% to 5 atomic% with respect to the FeCo, and the carbon is 0.001 atomic with respect to the FeCo. The antenna device according to claim 1 , wherein the antenna device is blended in an amount of not less than 5% and not more than 5 atomic%.
前記コアシェル型磁性粒子の前記磁性体における充填率が10vol%以上70vol%以下、前記絶縁性材料の前記磁性体における充填率が5vol%以上80vol%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項3いずれか一項記載のアンテナ装置。 The 70 vol% filling factor more than 10 vol% in the magnetic body of the core-shell type magnetic particles below the filling rate in the magnetic body of insulating material is equal to or less than 5 vol% or more 80 vol% claims 1 to Item 4. The antenna device according to any one of Items 3 to 4 . 前記磁性体が、磁性体層と非磁性誘電体層とで形成される積層型磁性体である事を特徴とする請求項1ないし請求項いずれか一項に記載のアンテナ装置。 Said magnetic body, an antenna device according to any one claims 1 to 3, characterized in that a laminated magnetic material formed by the magnetic layer and the nonmagnetic dielectric layer. 前記磁性体の透磁率が1より大きく10以下で、前記磁性体の誘電率が1より大きく10以下である事を特徴とする請求項1ないし請求項いずれか一項に記載のアンテナ装置。 The magnetic permeability of the magnetic material is equal to or less than 10 greater than 1, the antenna device according to any one claims 1 to 3, characterized in that the dielectric constant of the magnetic body is 10 or less larger than 1. 前記磁性体の透磁率が1より大きく5以下で、かつ、誘電率よりも透磁率が大きいことを特徴とする請求項15記載のアンテナ装置。 16. The antenna device according to claim 15, wherein the magnetic material has a magnetic permeability greater than 1 and less than or equal to 5, and a magnetic permeability greater than a dielectric constant. 前記磁性体の透磁率が1より大きく5以下で、かつ、透磁率よりも誘電率が大きいことを特徴とする請求項15記載のアンテナ装置。
16. The antenna device according to claim 15, wherein the magnetic substance has a magnetic permeability greater than 1 and less than or equal to 5, and a dielectric constant greater than the magnetic permeability.
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